Upload
others
View
16
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
ФЕДЕ
МИНИС
ЕРАЛЬНО
ВЫС
УЛЬЯ
МЕ
П
СТЕРСТВО
ОЕ ГОСУД
СШЕГО П
ЯНОВСКО
ГРАЖД
ЕТОДИ
ПО КУ
Учеб
О ТРАНСП
ДАРСТВЕН
ПРОФЕСС
ОЕ ВЫСШ
ДАНСКОЙ
ИКА Р
УРСУ
бно-мет
Уль
ПОРТА РО
ННОЕ ОБР
СИОНАЛЬ
ШЕЕ АВИА
Й АВИАЦИ
РЕШЕ
ОБЩ
тодичес
ьяновск
ОССИЙСК
РАЗОВАТ
ЬНОГО ОБ
АЦИОННО
ИИ (ИНСТ
ЕНИЯ
ЩЕЙ Х
ское пос
2007
КОЙ ФЕДЕ
ТЕЛЬНОЕ
БРАЗОВАН
ОЕ УЧИЛ
ТИТУТ)
О
Т
Я ЗАД
ХИМИ
собие
ЕРАЦИИ
УЧРЕЖД
НИЯ
ЛИЩЕ
ОВ Кем
ТА Ант
ДАЧ
ИИ
ДЕНИЕ
мер
типова
ББК Кемер ОВ Методика решения задач по курсу общей химии учебно-метод
пособие ОВ Кемер ТА Антипова ndash Ульяновск УВАУ ГА 2007 ndash 65 с Представляет собой экспресс-учебник по решению химических задач Предназначено для самообразования и повторения материала курсантами
дневной и заочной форм обучения специализации 330502 ndash Поисковое и ава-рийно-спасательное обеспечение гражданской авиации
Пособие также может быть полезно для учащихся старших классов абиту-риентов и преподавателей Печатается по решению Редсовета училища
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3 Общие сведения 4 1 Определение важнейших величин и единиц используемых в химии 6
2 Важнейшие величины и единицы в химии 10 3 Расчеты для газов 18 4 Расчеты для смесей 20 5 Стехиометрические расчеты по химическим реакциям 31
6 Расчёты в химической термодинамике 34 7 Расчеты в кинетике реакций 37 8 Расчеты по химическим равновесиям 43 9 Расчеты в электрохимии 52 10 Определение молекулярных формул
органических соединений 57 Библиографический список 62 Приложенияhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip64
copy Кемер ОВ Антипова ТА 2007 copy Ульяновск УВАУ ГА 2007
ВВЕДЕНИЕ
Значение решения задач в курсе химии переоценить трудно Во-первых решение задач ndash это практическое применение теоретическо-
го материала приложение научных знаний на практике Успешное решение задач является одним из завершающих этапов в познании предмета
Решение задач требует умения логически рассуждать планировать де-лать краткие записи производить расчеты и обосновывать их теоретиче-скими предпосылками дифференцировать определенные проблемы на от-дельные вопросы после ответов на которые решаются исходные пробле-мы в целом
При этом не только закрепляются и развиваются знания и навыки по-лученные ранее но и формируются новые
Решение задач как средство контроля и самоконтроля развивает навы-ки самостоятельной работы помогает определить степень усвоения зна-ний и умений и их использования на практике позволяет выявлять пробе-лы в знаниях и умениях и разрабатывать тактику их устранения Во-вторых решение задач ndash прекрасный способ осуществления меж-
предметных и курсовых связей а также связи химической науки с жизнью При решении задач развиваются кругозор память речь мышление а
также формируется мировоззрение в целом происходит сознательное ус-воение и лучшее понимание химических теорий законов и явлений Ре-шение задач развивает интерес к химии активизирует деятельность
При самостоятельном решении задач используются не только учебни-ков но и дополнительная и справочная литература
Особое место занимает решение задач при повторении и обобщении учебного материала Именно здесь в большей степени реализуются курсо-вые и предметные связи а также системность и целостность изучаемой темы или курса в целом
3
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Химическая учебная задача ndash это модель проблемной ситуации на-
правленная на развитие химического мышления
Умение решать расчетные задачи на основе знаний теории законов и
методов химии является одним из показателей уровня усвоения теорети-
ческого материала
Решение задач требует не только техники химических расчетов но и
умения логически размышлять искать и находить оптимально последова-
тельные пути ведущие к получению результата
Решение задач развивает навыки самостоятельной работы кругозор
память химическое мышление Решение задач способствует развитию по-
знавательного интереса к химии активизирует мыслительную деятель-
ность Подавляющее большинство классических задач по химии пред-
ставляет собой всевозможные расчеты по формулам и уравнениям поэто-
му для успешного решения задач по химии нужно владеть знаниями по
физике математике и иметь навыки математических расчетов вычисле-
ния по пропорции вычисления с использованием процентов графиков
алгебраических обозначений и формул
Решение задачи следует начинать с анализа условия и составления
плана ее решения при этом определяются
minus количественная сторона задачи (числовые данные задачи)
minus качественная сторона задачи (перечень химических веществ и яв-
лений основные теоретические положения необходимые для решения за-
дачи)
minus соотношение между качественными и количественными данными
задачи в виде формул уравнений пропорций законов
minus алгоритм решения задачи те последовательность ее решения
4
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Проанализировав задачу и наметив план решения приступают к его выполнению придерживаясь следующих принципов
1 Все расчеты в химии (и по формулам и по уравнениям) ведутся только по чистому веществу
2 Расчеты ведутся только по той части вещества которая полностью вступила в реакцию
3 Между физическими величинами необходимо устанавливать непосредст-венную прямую функциональную связь например т ndash т т ndash V п ndash V и тд
Наиболее оптимальный способ записи краткого условия задачи Дано 1 Значения величин указанных в усло-
вии задачи 2 Необходимые табличные данные
Решение 4 Решение задачи 5 Ответ задачи
Найти 3 Искомая величина
5
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
Физические величины ndash характеристика качественных признаков (свойств) физических тел состояний или процессов которые могут быть определены количественно физические величины X описываются с по-мощью произведения численного значения X и единицы [X]
Пример
Тело из свинца имеет массу 228 г и объем 20 см3 Его свойство ndash плот-ность может быть определено как частное от деления параметров массы на параметр объема
][гсм411см20г228 3
3 ρρρ sdot====Vm
Основные величины ndash физические величины которые не могут быть
выведены из других величин они установлены международными согла-
шениями масса время температура количество вещества
Производные величины ndash физические величины которые могут быть
определены соотношениями между основными или другими производны-
ми величинами молярная масса (масса на количество вещества) давление
(сила на площадь)
Экстенсивные величины ndash физические величины которые удваивают
свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-
тем в одну новую систему масса объем количество вещества энергия
энтальпия энтропия
Интенсивные величины ndash физические величины которые сохраняют
свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-
тем в одну новую систему температура давление концентрация
Удельные величины ndash величины относящиеся к массе причем масса
находится в делимом плотность (масса на объем)
6
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярные величины ndash величины относящиеся к количеству вещест-
ва причем количество вещества находится в делителе молярный объем
(объем на количество вещества)
Буквенные обозначения величин ndash краткие изображения определен-
ных величин буквы латинского или греческого алфавита которые печа-
таются курсивом могут быть дополнены одним или несколькими индек-
сами в необходимых случаях Молярные величины содержат индекс laquoМraquo
(исключение молярная масса М) VM ndash молярный объем
Ср ndash удельная теплоемкость при постоянном давлении
Реакционные величины содержат оператор Δ (буква дельта) и индек-
сы относящиеся к данной реакции (исключение тепловой эффект Q)
ΔGr ndash энергия Гиббса реакции при некоторой температуре ΔHB ndash энталь-
пия образования вещества В
Стандартные величины получают верхний индекс 0 (стандарт) 0BS ndash стан-
дартная энтропия вещества В E0 ndash стандартный окислительно-восстановитель-
ный потенциал
Единица ndash единичная порция условно установленная для данной ве-
личины
Международная система (СИ) единиц ndash действующая в международ-
ном масштабе единая система мер утверждена в 1954 году 10-й Генераль-
ной конференцией мер и весов в 1960 году на 11 Генеральной конферен-
ции получила название Международной системы (СИ)
Основные единицы СИ
Единица Обозначение Основная единица Обозначение
Длина l Метр м
Масса т Килограмм кг
Время t Секунда с
Сила электрического тока I Ампер А
Термодинамическая Т Кельвин К
7
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
температура
Количество вещества n Моль моль
Сила света IV Кандела КД
Основные единицы СИ имеют словесное определение
Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при
энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного
состояния атома нуклида 55
133 Cs
Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-
значениями определяются по уравнениям связи между единицами других
величин
Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2
Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА
Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п
Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин
Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая
последовательность действий
Пример
Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы
ФарадеязаконFnzI minus=τ
где Mmn =
nmM =
MFmzI =τ
8
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль
моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot
=τI
3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны
Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное
844 кА middot ч
9
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
Основные величины и единицы выделены шрифтом
Величина Обозначения Единица Обозначение
Масса т Килограмм кг
Плотность ρ Килограмм на кубический
метр кгм3
Сила F Ньютон Н
Давление Р Паскаль Па
Работа энергия W Джоуль Дж
Мощность Р Ватт ВТ
Сила электрического тока I Ампер A
Электрическое напряжение U Вольт В
Электрическое сопротивление R Ом Ом
Электрический заряд q Кулон Кл
Температура абсолютная Т Кельвин К
Температура Цельсия t Градус Цельсия degС
Теплота Q Джоуль Дж
Внутренняя энергия U Джоуль Дж
Энтальпия н Джоуль Дж
Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК
Энергия Гиббса G Джоуль Дж
Количество вещества п Моль Моль
Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3
Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль
Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль
Массовая доля w mdash mdash
Мольная доля х mdash mdash
Объемная доля ϕ mdash
10
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Определения некоторых производных единиц
1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с
1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с
Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126
) = 1993 middot 10-26 кг
Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома
элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т
е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24
12 Mg
24кг)102(12
1кг104)(26
261224 =
sdotsdot
=minus
minus
MgAr
Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна
двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126
1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы
молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-
тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы
ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)
Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)
[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)
Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы
11
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество
вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц
сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы
моль необходимо указывать вид частиц
n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2
n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl
Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-
лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z
равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в
большинстве случаев протонов или электронов)
neq B = znB[моль]
Количество вещества л
Вещество Химическая реакция
Эквивалентное число
Эквивалент количество вещества neq
1 моль Серная кислота
H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль
1 моль Хлорид железа
(+2) FeCl2 Окисление до же-
леза (+3) 1 1 моль
1 моль Перманганат ка-
лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде
5 5моль
1 моль Нитрат серебра
(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)
1 1 моль
Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-
ва NА = 602214middot1023моль-1
Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между
числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-
роуровнем) N = NАn
1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода
1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора
1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и
6 middot 1023 хлорид-ионов
12
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-
ства одной порции
М =nm
Единица (в химии) гмоль
Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль
Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль
Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-
тельной молекулярной массы формульной единицы
Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество
вещества одной порции газа
Vm = nrV )(
Единица (в химии) лмоль
В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем
идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-
ным объемом молярной массой и плотностью газа
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=sdot======ρρρVM
mV
nm
nmVm
nVVMV MM
1
Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)
Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Аммиак NH3 077 17 = 221
Хлор Cl2 3214 71 = 221
Хлороводород HCl 1639 365 = 223
Этан CH3=CH3 1356 30 = 221
Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222
Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222
Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223
13
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Монооксид углерода СО 1250 28 = 224
Метан СН4 0717 16 = 223
Кислород O2 1429 32 = 224
Диоксид серы SO2 2926 64 = 219
Азот N2 1251 28 = 224
Монооксид азота NO 1340 30 = 224
Водород H2 00899 2 = 222
Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения
2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя
2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу
частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)
2Н2+ O2 = 2Н2O
2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-
ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность
Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х
Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β
14
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ББК Кемер ОВ Методика решения задач по курсу общей химии учебно-метод
пособие ОВ Кемер ТА Антипова ndash Ульяновск УВАУ ГА 2007 ndash 65 с Представляет собой экспресс-учебник по решению химических задач Предназначено для самообразования и повторения материала курсантами
дневной и заочной форм обучения специализации 330502 ndash Поисковое и ава-рийно-спасательное обеспечение гражданской авиации
Пособие также может быть полезно для учащихся старших классов абиту-риентов и преподавателей Печатается по решению Редсовета училища
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3 Общие сведения 4 1 Определение важнейших величин и единиц используемых в химии 6
2 Важнейшие величины и единицы в химии 10 3 Расчеты для газов 18 4 Расчеты для смесей 20 5 Стехиометрические расчеты по химическим реакциям 31
6 Расчёты в химической термодинамике 34 7 Расчеты в кинетике реакций 37 8 Расчеты по химическим равновесиям 43 9 Расчеты в электрохимии 52 10 Определение молекулярных формул
органических соединений 57 Библиографический список 62 Приложенияhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip64
copy Кемер ОВ Антипова ТА 2007 copy Ульяновск УВАУ ГА 2007
ВВЕДЕНИЕ
Значение решения задач в курсе химии переоценить трудно Во-первых решение задач ndash это практическое применение теоретическо-
го материала приложение научных знаний на практике Успешное решение задач является одним из завершающих этапов в познании предмета
Решение задач требует умения логически рассуждать планировать де-лать краткие записи производить расчеты и обосновывать их теоретиче-скими предпосылками дифференцировать определенные проблемы на от-дельные вопросы после ответов на которые решаются исходные пробле-мы в целом
При этом не только закрепляются и развиваются знания и навыки по-лученные ранее но и формируются новые
Решение задач как средство контроля и самоконтроля развивает навы-ки самостоятельной работы помогает определить степень усвоения зна-ний и умений и их использования на практике позволяет выявлять пробе-лы в знаниях и умениях и разрабатывать тактику их устранения Во-вторых решение задач ndash прекрасный способ осуществления меж-
предметных и курсовых связей а также связи химической науки с жизнью При решении задач развиваются кругозор память речь мышление а
также формируется мировоззрение в целом происходит сознательное ус-воение и лучшее понимание химических теорий законов и явлений Ре-шение задач развивает интерес к химии активизирует деятельность
При самостоятельном решении задач используются не только учебни-ков но и дополнительная и справочная литература
Особое место занимает решение задач при повторении и обобщении учебного материала Именно здесь в большей степени реализуются курсо-вые и предметные связи а также системность и целостность изучаемой темы или курса в целом
3
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Химическая учебная задача ndash это модель проблемной ситуации на-
правленная на развитие химического мышления
Умение решать расчетные задачи на основе знаний теории законов и
методов химии является одним из показателей уровня усвоения теорети-
ческого материала
Решение задач требует не только техники химических расчетов но и
умения логически размышлять искать и находить оптимально последова-
тельные пути ведущие к получению результата
Решение задач развивает навыки самостоятельной работы кругозор
память химическое мышление Решение задач способствует развитию по-
знавательного интереса к химии активизирует мыслительную деятель-
ность Подавляющее большинство классических задач по химии пред-
ставляет собой всевозможные расчеты по формулам и уравнениям поэто-
му для успешного решения задач по химии нужно владеть знаниями по
физике математике и иметь навыки математических расчетов вычисле-
ния по пропорции вычисления с использованием процентов графиков
алгебраических обозначений и формул
Решение задачи следует начинать с анализа условия и составления
плана ее решения при этом определяются
minus количественная сторона задачи (числовые данные задачи)
minus качественная сторона задачи (перечень химических веществ и яв-
лений основные теоретические положения необходимые для решения за-
дачи)
minus соотношение между качественными и количественными данными
задачи в виде формул уравнений пропорций законов
minus алгоритм решения задачи те последовательность ее решения
4
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Проанализировав задачу и наметив план решения приступают к его выполнению придерживаясь следующих принципов
1 Все расчеты в химии (и по формулам и по уравнениям) ведутся только по чистому веществу
2 Расчеты ведутся только по той части вещества которая полностью вступила в реакцию
3 Между физическими величинами необходимо устанавливать непосредст-венную прямую функциональную связь например т ndash т т ndash V п ndash V и тд
Наиболее оптимальный способ записи краткого условия задачи Дано 1 Значения величин указанных в усло-
вии задачи 2 Необходимые табличные данные
Решение 4 Решение задачи 5 Ответ задачи
Найти 3 Искомая величина
5
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
Физические величины ndash характеристика качественных признаков (свойств) физических тел состояний или процессов которые могут быть определены количественно физические величины X описываются с по-мощью произведения численного значения X и единицы [X]
Пример
Тело из свинца имеет массу 228 г и объем 20 см3 Его свойство ndash плот-ность может быть определено как частное от деления параметров массы на параметр объема
][гсм411см20г228 3
3 ρρρ sdot====Vm
Основные величины ndash физические величины которые не могут быть
выведены из других величин они установлены международными согла-
шениями масса время температура количество вещества
Производные величины ndash физические величины которые могут быть
определены соотношениями между основными или другими производны-
ми величинами молярная масса (масса на количество вещества) давление
(сила на площадь)
Экстенсивные величины ndash физические величины которые удваивают
свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-
тем в одну новую систему масса объем количество вещества энергия
энтальпия энтропия
Интенсивные величины ndash физические величины которые сохраняют
свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-
тем в одну новую систему температура давление концентрация
Удельные величины ndash величины относящиеся к массе причем масса
находится в делимом плотность (масса на объем)
6
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярные величины ndash величины относящиеся к количеству вещест-
ва причем количество вещества находится в делителе молярный объем
(объем на количество вещества)
Буквенные обозначения величин ndash краткие изображения определен-
ных величин буквы латинского или греческого алфавита которые печа-
таются курсивом могут быть дополнены одним или несколькими индек-
сами в необходимых случаях Молярные величины содержат индекс laquoМraquo
(исключение молярная масса М) VM ndash молярный объем
Ср ndash удельная теплоемкость при постоянном давлении
Реакционные величины содержат оператор Δ (буква дельта) и индек-
сы относящиеся к данной реакции (исключение тепловой эффект Q)
ΔGr ndash энергия Гиббса реакции при некоторой температуре ΔHB ndash энталь-
пия образования вещества В
Стандартные величины получают верхний индекс 0 (стандарт) 0BS ndash стан-
дартная энтропия вещества В E0 ndash стандартный окислительно-восстановитель-
ный потенциал
Единица ndash единичная порция условно установленная для данной ве-
личины
Международная система (СИ) единиц ndash действующая в международ-
ном масштабе единая система мер утверждена в 1954 году 10-й Генераль-
ной конференцией мер и весов в 1960 году на 11 Генеральной конферен-
ции получила название Международной системы (СИ)
Основные единицы СИ
Единица Обозначение Основная единица Обозначение
Длина l Метр м
Масса т Килограмм кг
Время t Секунда с
Сила электрического тока I Ампер А
Термодинамическая Т Кельвин К
7
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
температура
Количество вещества n Моль моль
Сила света IV Кандела КД
Основные единицы СИ имеют словесное определение
Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при
энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного
состояния атома нуклида 55
133 Cs
Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-
значениями определяются по уравнениям связи между единицами других
величин
Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2
Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА
Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п
Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин
Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая
последовательность действий
Пример
Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы
ФарадеязаконFnzI minus=τ
где Mmn =
nmM =
MFmzI =τ
8
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль
моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot
=τI
3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны
Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное
844 кА middot ч
9
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
Основные величины и единицы выделены шрифтом
Величина Обозначения Единица Обозначение
Масса т Килограмм кг
Плотность ρ Килограмм на кубический
метр кгм3
Сила F Ньютон Н
Давление Р Паскаль Па
Работа энергия W Джоуль Дж
Мощность Р Ватт ВТ
Сила электрического тока I Ампер A
Электрическое напряжение U Вольт В
Электрическое сопротивление R Ом Ом
Электрический заряд q Кулон Кл
Температура абсолютная Т Кельвин К
Температура Цельсия t Градус Цельсия degС
Теплота Q Джоуль Дж
Внутренняя энергия U Джоуль Дж
Энтальпия н Джоуль Дж
Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК
Энергия Гиббса G Джоуль Дж
Количество вещества п Моль Моль
Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3
Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль
Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль
Массовая доля w mdash mdash
Мольная доля х mdash mdash
Объемная доля ϕ mdash
10
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Определения некоторых производных единиц
1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с
1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с
Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126
) = 1993 middot 10-26 кг
Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома
элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т
е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24
12 Mg
24кг)102(12
1кг104)(26
261224 =
sdotsdot
=minus
minus
MgAr
Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна
двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126
1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы
молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-
тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы
ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)
Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)
[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)
Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы
11
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество
вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц
сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы
моль необходимо указывать вид частиц
n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2
n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl
Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-
лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z
равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в
большинстве случаев протонов или электронов)
neq B = znB[моль]
Количество вещества л
Вещество Химическая реакция
Эквивалентное число
Эквивалент количество вещества neq
1 моль Серная кислота
H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль
1 моль Хлорид железа
(+2) FeCl2 Окисление до же-
леза (+3) 1 1 моль
1 моль Перманганат ка-
лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде
5 5моль
1 моль Нитрат серебра
(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)
1 1 моль
Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-
ва NА = 602214middot1023моль-1
Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между
числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-
роуровнем) N = NАn
1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода
1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора
1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и
6 middot 1023 хлорид-ионов
12
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-
ства одной порции
М =nm
Единица (в химии) гмоль
Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль
Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль
Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-
тельной молекулярной массы формульной единицы
Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество
вещества одной порции газа
Vm = nrV )(
Единица (в химии) лмоль
В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем
идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-
ным объемом молярной массой и плотностью газа
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=sdot======ρρρVM
mV
nm
nmVm
nVVMV MM
1
Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)
Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Аммиак NH3 077 17 = 221
Хлор Cl2 3214 71 = 221
Хлороводород HCl 1639 365 = 223
Этан CH3=CH3 1356 30 = 221
Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222
Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222
Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223
13
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Монооксид углерода СО 1250 28 = 224
Метан СН4 0717 16 = 223
Кислород O2 1429 32 = 224
Диоксид серы SO2 2926 64 = 219
Азот N2 1251 28 = 224
Монооксид азота NO 1340 30 = 224
Водород H2 00899 2 = 222
Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения
2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя
2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу
частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)
2Н2+ O2 = 2Н2O
2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-
ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность
Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х
Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β
14
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ВВЕДЕНИЕ
Значение решения задач в курсе химии переоценить трудно Во-первых решение задач ndash это практическое применение теоретическо-
го материала приложение научных знаний на практике Успешное решение задач является одним из завершающих этапов в познании предмета
Решение задач требует умения логически рассуждать планировать де-лать краткие записи производить расчеты и обосновывать их теоретиче-скими предпосылками дифференцировать определенные проблемы на от-дельные вопросы после ответов на которые решаются исходные пробле-мы в целом
При этом не только закрепляются и развиваются знания и навыки по-лученные ранее но и формируются новые
Решение задач как средство контроля и самоконтроля развивает навы-ки самостоятельной работы помогает определить степень усвоения зна-ний и умений и их использования на практике позволяет выявлять пробе-лы в знаниях и умениях и разрабатывать тактику их устранения Во-вторых решение задач ndash прекрасный способ осуществления меж-
предметных и курсовых связей а также связи химической науки с жизнью При решении задач развиваются кругозор память речь мышление а
также формируется мировоззрение в целом происходит сознательное ус-воение и лучшее понимание химических теорий законов и явлений Ре-шение задач развивает интерес к химии активизирует деятельность
При самостоятельном решении задач используются не только учебни-ков но и дополнительная и справочная литература
Особое место занимает решение задач при повторении и обобщении учебного материала Именно здесь в большей степени реализуются курсо-вые и предметные связи а также системность и целостность изучаемой темы или курса в целом
3
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Химическая учебная задача ndash это модель проблемной ситуации на-
правленная на развитие химического мышления
Умение решать расчетные задачи на основе знаний теории законов и
методов химии является одним из показателей уровня усвоения теорети-
ческого материала
Решение задач требует не только техники химических расчетов но и
умения логически размышлять искать и находить оптимально последова-
тельные пути ведущие к получению результата
Решение задач развивает навыки самостоятельной работы кругозор
память химическое мышление Решение задач способствует развитию по-
знавательного интереса к химии активизирует мыслительную деятель-
ность Подавляющее большинство классических задач по химии пред-
ставляет собой всевозможные расчеты по формулам и уравнениям поэто-
му для успешного решения задач по химии нужно владеть знаниями по
физике математике и иметь навыки математических расчетов вычисле-
ния по пропорции вычисления с использованием процентов графиков
алгебраических обозначений и формул
Решение задачи следует начинать с анализа условия и составления
плана ее решения при этом определяются
minus количественная сторона задачи (числовые данные задачи)
minus качественная сторона задачи (перечень химических веществ и яв-
лений основные теоретические положения необходимые для решения за-
дачи)
minus соотношение между качественными и количественными данными
задачи в виде формул уравнений пропорций законов
minus алгоритм решения задачи те последовательность ее решения
4
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Проанализировав задачу и наметив план решения приступают к его выполнению придерживаясь следующих принципов
1 Все расчеты в химии (и по формулам и по уравнениям) ведутся только по чистому веществу
2 Расчеты ведутся только по той части вещества которая полностью вступила в реакцию
3 Между физическими величинами необходимо устанавливать непосредст-венную прямую функциональную связь например т ndash т т ndash V п ndash V и тд
Наиболее оптимальный способ записи краткого условия задачи Дано 1 Значения величин указанных в усло-
вии задачи 2 Необходимые табличные данные
Решение 4 Решение задачи 5 Ответ задачи
Найти 3 Искомая величина
5
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
Физические величины ndash характеристика качественных признаков (свойств) физических тел состояний или процессов которые могут быть определены количественно физические величины X описываются с по-мощью произведения численного значения X и единицы [X]
Пример
Тело из свинца имеет массу 228 г и объем 20 см3 Его свойство ndash плот-ность может быть определено как частное от деления параметров массы на параметр объема
][гсм411см20г228 3
3 ρρρ sdot====Vm
Основные величины ndash физические величины которые не могут быть
выведены из других величин они установлены международными согла-
шениями масса время температура количество вещества
Производные величины ndash физические величины которые могут быть
определены соотношениями между основными или другими производны-
ми величинами молярная масса (масса на количество вещества) давление
(сила на площадь)
Экстенсивные величины ndash физические величины которые удваивают
свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-
тем в одну новую систему масса объем количество вещества энергия
энтальпия энтропия
Интенсивные величины ndash физические величины которые сохраняют
свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-
тем в одну новую систему температура давление концентрация
Удельные величины ndash величины относящиеся к массе причем масса
находится в делимом плотность (масса на объем)
6
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярные величины ndash величины относящиеся к количеству вещест-
ва причем количество вещества находится в делителе молярный объем
(объем на количество вещества)
Буквенные обозначения величин ndash краткие изображения определен-
ных величин буквы латинского или греческого алфавита которые печа-
таются курсивом могут быть дополнены одним или несколькими индек-
сами в необходимых случаях Молярные величины содержат индекс laquoМraquo
(исключение молярная масса М) VM ndash молярный объем
Ср ndash удельная теплоемкость при постоянном давлении
Реакционные величины содержат оператор Δ (буква дельта) и индек-
сы относящиеся к данной реакции (исключение тепловой эффект Q)
ΔGr ndash энергия Гиббса реакции при некоторой температуре ΔHB ndash энталь-
пия образования вещества В
Стандартные величины получают верхний индекс 0 (стандарт) 0BS ndash стан-
дартная энтропия вещества В E0 ndash стандартный окислительно-восстановитель-
ный потенциал
Единица ndash единичная порция условно установленная для данной ве-
личины
Международная система (СИ) единиц ndash действующая в международ-
ном масштабе единая система мер утверждена в 1954 году 10-й Генераль-
ной конференцией мер и весов в 1960 году на 11 Генеральной конферен-
ции получила название Международной системы (СИ)
Основные единицы СИ
Единица Обозначение Основная единица Обозначение
Длина l Метр м
Масса т Килограмм кг
Время t Секунда с
Сила электрического тока I Ампер А
Термодинамическая Т Кельвин К
7
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
температура
Количество вещества n Моль моль
Сила света IV Кандела КД
Основные единицы СИ имеют словесное определение
Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при
энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного
состояния атома нуклида 55
133 Cs
Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-
значениями определяются по уравнениям связи между единицами других
величин
Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2
Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА
Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п
Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин
Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая
последовательность действий
Пример
Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы
ФарадеязаконFnzI minus=τ
где Mmn =
nmM =
MFmzI =τ
8
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль
моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot
=τI
3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны
Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное
844 кА middot ч
9
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
Основные величины и единицы выделены шрифтом
Величина Обозначения Единица Обозначение
Масса т Килограмм кг
Плотность ρ Килограмм на кубический
метр кгм3
Сила F Ньютон Н
Давление Р Паскаль Па
Работа энергия W Джоуль Дж
Мощность Р Ватт ВТ
Сила электрического тока I Ампер A
Электрическое напряжение U Вольт В
Электрическое сопротивление R Ом Ом
Электрический заряд q Кулон Кл
Температура абсолютная Т Кельвин К
Температура Цельсия t Градус Цельсия degС
Теплота Q Джоуль Дж
Внутренняя энергия U Джоуль Дж
Энтальпия н Джоуль Дж
Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК
Энергия Гиббса G Джоуль Дж
Количество вещества п Моль Моль
Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3
Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль
Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль
Массовая доля w mdash mdash
Мольная доля х mdash mdash
Объемная доля ϕ mdash
10
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Определения некоторых производных единиц
1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с
1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с
Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126
) = 1993 middot 10-26 кг
Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома
элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т
е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24
12 Mg
24кг)102(12
1кг104)(26
261224 =
sdotsdot
=minus
minus
MgAr
Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна
двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126
1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы
молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-
тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы
ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)
Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)
[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)
Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы
11
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество
вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц
сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы
моль необходимо указывать вид частиц
n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2
n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl
Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-
лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z
равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в
большинстве случаев протонов или электронов)
neq B = znB[моль]
Количество вещества л
Вещество Химическая реакция
Эквивалентное число
Эквивалент количество вещества neq
1 моль Серная кислота
H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль
1 моль Хлорид железа
(+2) FeCl2 Окисление до же-
леза (+3) 1 1 моль
1 моль Перманганат ка-
лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде
5 5моль
1 моль Нитрат серебра
(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)
1 1 моль
Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-
ва NА = 602214middot1023моль-1
Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между
числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-
роуровнем) N = NАn
1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода
1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора
1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и
6 middot 1023 хлорид-ионов
12
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-
ства одной порции
М =nm
Единица (в химии) гмоль
Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль
Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль
Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-
тельной молекулярной массы формульной единицы
Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество
вещества одной порции газа
Vm = nrV )(
Единица (в химии) лмоль
В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем
идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-
ным объемом молярной массой и плотностью газа
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=sdot======ρρρVM
mV
nm
nmVm
nVVMV MM
1
Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)
Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Аммиак NH3 077 17 = 221
Хлор Cl2 3214 71 = 221
Хлороводород HCl 1639 365 = 223
Этан CH3=CH3 1356 30 = 221
Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222
Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222
Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223
13
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Монооксид углерода СО 1250 28 = 224
Метан СН4 0717 16 = 223
Кислород O2 1429 32 = 224
Диоксид серы SO2 2926 64 = 219
Азот N2 1251 28 = 224
Монооксид азота NO 1340 30 = 224
Водород H2 00899 2 = 222
Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения
2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя
2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу
частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)
2Н2+ O2 = 2Н2O
2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-
ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность
Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х
Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β
14
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Химическая учебная задача ndash это модель проблемной ситуации на-
правленная на развитие химического мышления
Умение решать расчетные задачи на основе знаний теории законов и
методов химии является одним из показателей уровня усвоения теорети-
ческого материала
Решение задач требует не только техники химических расчетов но и
умения логически размышлять искать и находить оптимально последова-
тельные пути ведущие к получению результата
Решение задач развивает навыки самостоятельной работы кругозор
память химическое мышление Решение задач способствует развитию по-
знавательного интереса к химии активизирует мыслительную деятель-
ность Подавляющее большинство классических задач по химии пред-
ставляет собой всевозможные расчеты по формулам и уравнениям поэто-
му для успешного решения задач по химии нужно владеть знаниями по
физике математике и иметь навыки математических расчетов вычисле-
ния по пропорции вычисления с использованием процентов графиков
алгебраических обозначений и формул
Решение задачи следует начинать с анализа условия и составления
плана ее решения при этом определяются
minus количественная сторона задачи (числовые данные задачи)
minus качественная сторона задачи (перечень химических веществ и яв-
лений основные теоретические положения необходимые для решения за-
дачи)
minus соотношение между качественными и количественными данными
задачи в виде формул уравнений пропорций законов
minus алгоритм решения задачи те последовательность ее решения
4
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Проанализировав задачу и наметив план решения приступают к его выполнению придерживаясь следующих принципов
1 Все расчеты в химии (и по формулам и по уравнениям) ведутся только по чистому веществу
2 Расчеты ведутся только по той части вещества которая полностью вступила в реакцию
3 Между физическими величинами необходимо устанавливать непосредст-венную прямую функциональную связь например т ndash т т ndash V п ndash V и тд
Наиболее оптимальный способ записи краткого условия задачи Дано 1 Значения величин указанных в усло-
вии задачи 2 Необходимые табличные данные
Решение 4 Решение задачи 5 Ответ задачи
Найти 3 Искомая величина
5
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
Физические величины ndash характеристика качественных признаков (свойств) физических тел состояний или процессов которые могут быть определены количественно физические величины X описываются с по-мощью произведения численного значения X и единицы [X]
Пример
Тело из свинца имеет массу 228 г и объем 20 см3 Его свойство ndash плот-ность может быть определено как частное от деления параметров массы на параметр объема
][гсм411см20г228 3
3 ρρρ sdot====Vm
Основные величины ndash физические величины которые не могут быть
выведены из других величин они установлены международными согла-
шениями масса время температура количество вещества
Производные величины ndash физические величины которые могут быть
определены соотношениями между основными или другими производны-
ми величинами молярная масса (масса на количество вещества) давление
(сила на площадь)
Экстенсивные величины ndash физические величины которые удваивают
свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-
тем в одну новую систему масса объем количество вещества энергия
энтальпия энтропия
Интенсивные величины ndash физические величины которые сохраняют
свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-
тем в одну новую систему температура давление концентрация
Удельные величины ndash величины относящиеся к массе причем масса
находится в делимом плотность (масса на объем)
6
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярные величины ndash величины относящиеся к количеству вещест-
ва причем количество вещества находится в делителе молярный объем
(объем на количество вещества)
Буквенные обозначения величин ndash краткие изображения определен-
ных величин буквы латинского или греческого алфавита которые печа-
таются курсивом могут быть дополнены одним или несколькими индек-
сами в необходимых случаях Молярные величины содержат индекс laquoМraquo
(исключение молярная масса М) VM ndash молярный объем
Ср ndash удельная теплоемкость при постоянном давлении
Реакционные величины содержат оператор Δ (буква дельта) и индек-
сы относящиеся к данной реакции (исключение тепловой эффект Q)
ΔGr ndash энергия Гиббса реакции при некоторой температуре ΔHB ndash энталь-
пия образования вещества В
Стандартные величины получают верхний индекс 0 (стандарт) 0BS ndash стан-
дартная энтропия вещества В E0 ndash стандартный окислительно-восстановитель-
ный потенциал
Единица ndash единичная порция условно установленная для данной ве-
личины
Международная система (СИ) единиц ndash действующая в международ-
ном масштабе единая система мер утверждена в 1954 году 10-й Генераль-
ной конференцией мер и весов в 1960 году на 11 Генеральной конферен-
ции получила название Международной системы (СИ)
Основные единицы СИ
Единица Обозначение Основная единица Обозначение
Длина l Метр м
Масса т Килограмм кг
Время t Секунда с
Сила электрического тока I Ампер А
Термодинамическая Т Кельвин К
7
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
температура
Количество вещества n Моль моль
Сила света IV Кандела КД
Основные единицы СИ имеют словесное определение
Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при
энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного
состояния атома нуклида 55
133 Cs
Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-
значениями определяются по уравнениям связи между единицами других
величин
Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2
Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА
Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п
Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин
Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая
последовательность действий
Пример
Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы
ФарадеязаконFnzI minus=τ
где Mmn =
nmM =
MFmzI =τ
8
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль
моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot
=τI
3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны
Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное
844 кА middot ч
9
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
Основные величины и единицы выделены шрифтом
Величина Обозначения Единица Обозначение
Масса т Килограмм кг
Плотность ρ Килограмм на кубический
метр кгм3
Сила F Ньютон Н
Давление Р Паскаль Па
Работа энергия W Джоуль Дж
Мощность Р Ватт ВТ
Сила электрического тока I Ампер A
Электрическое напряжение U Вольт В
Электрическое сопротивление R Ом Ом
Электрический заряд q Кулон Кл
Температура абсолютная Т Кельвин К
Температура Цельсия t Градус Цельсия degС
Теплота Q Джоуль Дж
Внутренняя энергия U Джоуль Дж
Энтальпия н Джоуль Дж
Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК
Энергия Гиббса G Джоуль Дж
Количество вещества п Моль Моль
Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3
Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль
Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль
Массовая доля w mdash mdash
Мольная доля х mdash mdash
Объемная доля ϕ mdash
10
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Определения некоторых производных единиц
1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с
1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с
Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126
) = 1993 middot 10-26 кг
Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома
элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т
е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24
12 Mg
24кг)102(12
1кг104)(26
261224 =
sdotsdot
=minus
minus
MgAr
Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна
двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126
1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы
молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-
тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы
ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)
Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)
[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)
Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы
11
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество
вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц
сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы
моль необходимо указывать вид частиц
n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2
n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl
Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-
лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z
равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в
большинстве случаев протонов или электронов)
neq B = znB[моль]
Количество вещества л
Вещество Химическая реакция
Эквивалентное число
Эквивалент количество вещества neq
1 моль Серная кислота
H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль
1 моль Хлорид железа
(+2) FeCl2 Окисление до же-
леза (+3) 1 1 моль
1 моль Перманганат ка-
лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде
5 5моль
1 моль Нитрат серебра
(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)
1 1 моль
Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-
ва NА = 602214middot1023моль-1
Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между
числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-
роуровнем) N = NАn
1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода
1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора
1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и
6 middot 1023 хлорид-ионов
12
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-
ства одной порции
М =nm
Единица (в химии) гмоль
Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль
Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль
Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-
тельной молекулярной массы формульной единицы
Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество
вещества одной порции газа
Vm = nrV )(
Единица (в химии) лмоль
В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем
идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-
ным объемом молярной массой и плотностью газа
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=sdot======ρρρVM
mV
nm
nmVm
nVVMV MM
1
Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)
Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Аммиак NH3 077 17 = 221
Хлор Cl2 3214 71 = 221
Хлороводород HCl 1639 365 = 223
Этан CH3=CH3 1356 30 = 221
Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222
Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222
Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223
13
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Монооксид углерода СО 1250 28 = 224
Метан СН4 0717 16 = 223
Кислород O2 1429 32 = 224
Диоксид серы SO2 2926 64 = 219
Азот N2 1251 28 = 224
Монооксид азота NO 1340 30 = 224
Водород H2 00899 2 = 222
Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения
2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя
2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу
частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)
2Н2+ O2 = 2Н2O
2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-
ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность
Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х
Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β
14
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Проанализировав задачу и наметив план решения приступают к его выполнению придерживаясь следующих принципов
1 Все расчеты в химии (и по формулам и по уравнениям) ведутся только по чистому веществу
2 Расчеты ведутся только по той части вещества которая полностью вступила в реакцию
3 Между физическими величинами необходимо устанавливать непосредст-венную прямую функциональную связь например т ndash т т ndash V п ndash V и тд
Наиболее оптимальный способ записи краткого условия задачи Дано 1 Значения величин указанных в усло-
вии задачи 2 Необходимые табличные данные
Решение 4 Решение задачи 5 Ответ задачи
Найти 3 Искомая величина
5
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
Физические величины ndash характеристика качественных признаков (свойств) физических тел состояний или процессов которые могут быть определены количественно физические величины X описываются с по-мощью произведения численного значения X и единицы [X]
Пример
Тело из свинца имеет массу 228 г и объем 20 см3 Его свойство ndash плот-ность может быть определено как частное от деления параметров массы на параметр объема
][гсм411см20г228 3
3 ρρρ sdot====Vm
Основные величины ndash физические величины которые не могут быть
выведены из других величин они установлены международными согла-
шениями масса время температура количество вещества
Производные величины ndash физические величины которые могут быть
определены соотношениями между основными или другими производны-
ми величинами молярная масса (масса на количество вещества) давление
(сила на площадь)
Экстенсивные величины ndash физические величины которые удваивают
свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-
тем в одну новую систему масса объем количество вещества энергия
энтальпия энтропия
Интенсивные величины ndash физические величины которые сохраняют
свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-
тем в одну новую систему температура давление концентрация
Удельные величины ndash величины относящиеся к массе причем масса
находится в делимом плотность (масса на объем)
6
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярные величины ndash величины относящиеся к количеству вещест-
ва причем количество вещества находится в делителе молярный объем
(объем на количество вещества)
Буквенные обозначения величин ndash краткие изображения определен-
ных величин буквы латинского или греческого алфавита которые печа-
таются курсивом могут быть дополнены одним или несколькими индек-
сами в необходимых случаях Молярные величины содержат индекс laquoМraquo
(исключение молярная масса М) VM ndash молярный объем
Ср ndash удельная теплоемкость при постоянном давлении
Реакционные величины содержат оператор Δ (буква дельта) и индек-
сы относящиеся к данной реакции (исключение тепловой эффект Q)
ΔGr ndash энергия Гиббса реакции при некоторой температуре ΔHB ndash энталь-
пия образования вещества В
Стандартные величины получают верхний индекс 0 (стандарт) 0BS ndash стан-
дартная энтропия вещества В E0 ndash стандартный окислительно-восстановитель-
ный потенциал
Единица ndash единичная порция условно установленная для данной ве-
личины
Международная система (СИ) единиц ndash действующая в международ-
ном масштабе единая система мер утверждена в 1954 году 10-й Генераль-
ной конференцией мер и весов в 1960 году на 11 Генеральной конферен-
ции получила название Международной системы (СИ)
Основные единицы СИ
Единица Обозначение Основная единица Обозначение
Длина l Метр м
Масса т Килограмм кг
Время t Секунда с
Сила электрического тока I Ампер А
Термодинамическая Т Кельвин К
7
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
температура
Количество вещества n Моль моль
Сила света IV Кандела КД
Основные единицы СИ имеют словесное определение
Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при
энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного
состояния атома нуклида 55
133 Cs
Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-
значениями определяются по уравнениям связи между единицами других
величин
Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2
Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА
Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п
Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин
Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая
последовательность действий
Пример
Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы
ФарадеязаконFnzI minus=τ
где Mmn =
nmM =
MFmzI =τ
8
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль
моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot
=τI
3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны
Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное
844 кА middot ч
9
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
Основные величины и единицы выделены шрифтом
Величина Обозначения Единица Обозначение
Масса т Килограмм кг
Плотность ρ Килограмм на кубический
метр кгм3
Сила F Ньютон Н
Давление Р Паскаль Па
Работа энергия W Джоуль Дж
Мощность Р Ватт ВТ
Сила электрического тока I Ампер A
Электрическое напряжение U Вольт В
Электрическое сопротивление R Ом Ом
Электрический заряд q Кулон Кл
Температура абсолютная Т Кельвин К
Температура Цельсия t Градус Цельсия degС
Теплота Q Джоуль Дж
Внутренняя энергия U Джоуль Дж
Энтальпия н Джоуль Дж
Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК
Энергия Гиббса G Джоуль Дж
Количество вещества п Моль Моль
Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3
Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль
Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль
Массовая доля w mdash mdash
Мольная доля х mdash mdash
Объемная доля ϕ mdash
10
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Определения некоторых производных единиц
1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с
1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с
Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126
) = 1993 middot 10-26 кг
Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома
элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т
е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24
12 Mg
24кг)102(12
1кг104)(26
261224 =
sdotsdot
=minus
minus
MgAr
Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна
двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126
1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы
молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-
тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы
ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)
Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)
[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)
Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы
11
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество
вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц
сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы
моль необходимо указывать вид частиц
n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2
n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl
Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-
лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z
равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в
большинстве случаев протонов или электронов)
neq B = znB[моль]
Количество вещества л
Вещество Химическая реакция
Эквивалентное число
Эквивалент количество вещества neq
1 моль Серная кислота
H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль
1 моль Хлорид железа
(+2) FeCl2 Окисление до же-
леза (+3) 1 1 моль
1 моль Перманганат ка-
лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде
5 5моль
1 моль Нитрат серебра
(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)
1 1 моль
Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-
ва NА = 602214middot1023моль-1
Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между
числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-
роуровнем) N = NАn
1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода
1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора
1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и
6 middot 1023 хлорид-ионов
12
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-
ства одной порции
М =nm
Единица (в химии) гмоль
Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль
Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль
Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-
тельной молекулярной массы формульной единицы
Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество
вещества одной порции газа
Vm = nrV )(
Единица (в химии) лмоль
В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем
идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-
ным объемом молярной массой и плотностью газа
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=sdot======ρρρVM
mV
nm
nmVm
nVVMV MM
1
Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)
Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Аммиак NH3 077 17 = 221
Хлор Cl2 3214 71 = 221
Хлороводород HCl 1639 365 = 223
Этан CH3=CH3 1356 30 = 221
Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222
Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222
Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223
13
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Монооксид углерода СО 1250 28 = 224
Метан СН4 0717 16 = 223
Кислород O2 1429 32 = 224
Диоксид серы SO2 2926 64 = 219
Азот N2 1251 28 = 224
Монооксид азота NO 1340 30 = 224
Водород H2 00899 2 = 222
Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения
2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя
2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу
частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)
2Н2+ O2 = 2Н2O
2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-
ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность
Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х
Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β
14
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАЖНЕЙШИХ ВЕЛИЧИН И ЕДИНИЦ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ХИМИИ
Физические величины ndash характеристика качественных признаков (свойств) физических тел состояний или процессов которые могут быть определены количественно физические величины X описываются с по-мощью произведения численного значения X и единицы [X]
Пример
Тело из свинца имеет массу 228 г и объем 20 см3 Его свойство ndash плот-ность может быть определено как частное от деления параметров массы на параметр объема
][гсм411см20г228 3
3 ρρρ sdot====Vm
Основные величины ndash физические величины которые не могут быть
выведены из других величин они установлены международными согла-
шениями масса время температура количество вещества
Производные величины ndash физические величины которые могут быть
определены соотношениями между основными или другими производны-
ми величинами молярная масса (масса на количество вещества) давление
(сила на площадь)
Экстенсивные величины ndash физические величины которые удваивают
свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-
тем в одну новую систему масса объем количество вещества энергия
энтальпия энтропия
Интенсивные величины ndash физические величины которые сохраняют
свое значение в случае если происходит объединение двух подобных сис-
тем в одну новую систему температура давление концентрация
Удельные величины ndash величины относящиеся к массе причем масса
находится в делимом плотность (масса на объем)
6
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярные величины ndash величины относящиеся к количеству вещест-
ва причем количество вещества находится в делителе молярный объем
(объем на количество вещества)
Буквенные обозначения величин ndash краткие изображения определен-
ных величин буквы латинского или греческого алфавита которые печа-
таются курсивом могут быть дополнены одним или несколькими индек-
сами в необходимых случаях Молярные величины содержат индекс laquoМraquo
(исключение молярная масса М) VM ndash молярный объем
Ср ndash удельная теплоемкость при постоянном давлении
Реакционные величины содержат оператор Δ (буква дельта) и индек-
сы относящиеся к данной реакции (исключение тепловой эффект Q)
ΔGr ndash энергия Гиббса реакции при некоторой температуре ΔHB ndash энталь-
пия образования вещества В
Стандартные величины получают верхний индекс 0 (стандарт) 0BS ndash стан-
дартная энтропия вещества В E0 ndash стандартный окислительно-восстановитель-
ный потенциал
Единица ndash единичная порция условно установленная для данной ве-
личины
Международная система (СИ) единиц ndash действующая в международ-
ном масштабе единая система мер утверждена в 1954 году 10-й Генераль-
ной конференцией мер и весов в 1960 году на 11 Генеральной конферен-
ции получила название Международной системы (СИ)
Основные единицы СИ
Единица Обозначение Основная единица Обозначение
Длина l Метр м
Масса т Килограмм кг
Время t Секунда с
Сила электрического тока I Ампер А
Термодинамическая Т Кельвин К
7
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
температура
Количество вещества n Моль моль
Сила света IV Кандела КД
Основные единицы СИ имеют словесное определение
Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при
энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного
состояния атома нуклида 55
133 Cs
Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-
значениями определяются по уравнениям связи между единицами других
величин
Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2
Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА
Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п
Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин
Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая
последовательность действий
Пример
Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы
ФарадеязаконFnzI minus=τ
где Mmn =
nmM =
MFmzI =τ
8
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль
моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot
=τI
3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны
Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное
844 кА middot ч
9
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
Основные величины и единицы выделены шрифтом
Величина Обозначения Единица Обозначение
Масса т Килограмм кг
Плотность ρ Килограмм на кубический
метр кгм3
Сила F Ньютон Н
Давление Р Паскаль Па
Работа энергия W Джоуль Дж
Мощность Р Ватт ВТ
Сила электрического тока I Ампер A
Электрическое напряжение U Вольт В
Электрическое сопротивление R Ом Ом
Электрический заряд q Кулон Кл
Температура абсолютная Т Кельвин К
Температура Цельсия t Градус Цельсия degС
Теплота Q Джоуль Дж
Внутренняя энергия U Джоуль Дж
Энтальпия н Джоуль Дж
Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК
Энергия Гиббса G Джоуль Дж
Количество вещества п Моль Моль
Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3
Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль
Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль
Массовая доля w mdash mdash
Мольная доля х mdash mdash
Объемная доля ϕ mdash
10
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Определения некоторых производных единиц
1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с
1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с
Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126
) = 1993 middot 10-26 кг
Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома
элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т
е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24
12 Mg
24кг)102(12
1кг104)(26
261224 =
sdotsdot
=minus
minus
MgAr
Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна
двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126
1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы
молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-
тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы
ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)
Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)
[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)
Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы
11
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество
вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц
сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы
моль необходимо указывать вид частиц
n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2
n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl
Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-
лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z
равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в
большинстве случаев протонов или электронов)
neq B = znB[моль]
Количество вещества л
Вещество Химическая реакция
Эквивалентное число
Эквивалент количество вещества neq
1 моль Серная кислота
H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль
1 моль Хлорид железа
(+2) FeCl2 Окисление до же-
леза (+3) 1 1 моль
1 моль Перманганат ка-
лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде
5 5моль
1 моль Нитрат серебра
(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)
1 1 моль
Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-
ва NА = 602214middot1023моль-1
Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между
числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-
роуровнем) N = NАn
1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода
1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора
1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и
6 middot 1023 хлорид-ионов
12
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-
ства одной порции
М =nm
Единица (в химии) гмоль
Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль
Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль
Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-
тельной молекулярной массы формульной единицы
Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество
вещества одной порции газа
Vm = nrV )(
Единица (в химии) лмоль
В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем
идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-
ным объемом молярной массой и плотностью газа
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=sdot======ρρρVM
mV
nm
nmVm
nVVMV MM
1
Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)
Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Аммиак NH3 077 17 = 221
Хлор Cl2 3214 71 = 221
Хлороводород HCl 1639 365 = 223
Этан CH3=CH3 1356 30 = 221
Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222
Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222
Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223
13
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Монооксид углерода СО 1250 28 = 224
Метан СН4 0717 16 = 223
Кислород O2 1429 32 = 224
Диоксид серы SO2 2926 64 = 219
Азот N2 1251 28 = 224
Монооксид азота NO 1340 30 = 224
Водород H2 00899 2 = 222
Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения
2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя
2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу
частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)
2Н2+ O2 = 2Н2O
2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-
ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность
Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х
Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β
14
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярные величины ndash величины относящиеся к количеству вещест-
ва причем количество вещества находится в делителе молярный объем
(объем на количество вещества)
Буквенные обозначения величин ndash краткие изображения определен-
ных величин буквы латинского или греческого алфавита которые печа-
таются курсивом могут быть дополнены одним или несколькими индек-
сами в необходимых случаях Молярные величины содержат индекс laquoМraquo
(исключение молярная масса М) VM ndash молярный объем
Ср ndash удельная теплоемкость при постоянном давлении
Реакционные величины содержат оператор Δ (буква дельта) и индек-
сы относящиеся к данной реакции (исключение тепловой эффект Q)
ΔGr ndash энергия Гиббса реакции при некоторой температуре ΔHB ndash энталь-
пия образования вещества В
Стандартные величины получают верхний индекс 0 (стандарт) 0BS ndash стан-
дартная энтропия вещества В E0 ndash стандартный окислительно-восстановитель-
ный потенциал
Единица ndash единичная порция условно установленная для данной ве-
личины
Международная система (СИ) единиц ndash действующая в международ-
ном масштабе единая система мер утверждена в 1954 году 10-й Генераль-
ной конференцией мер и весов в 1960 году на 11 Генеральной конферен-
ции получила название Международной системы (СИ)
Основные единицы СИ
Единица Обозначение Основная единица Обозначение
Длина l Метр м
Масса т Килограмм кг
Время t Секунда с
Сила электрического тока I Ампер А
Термодинамическая Т Кельвин К
7
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
температура
Количество вещества n Моль моль
Сила света IV Кандела КД
Основные единицы СИ имеют словесное определение
Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при
энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного
состояния атома нуклида 55
133 Cs
Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-
значениями определяются по уравнениям связи между единицами других
величин
Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2
Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА
Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п
Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин
Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая
последовательность действий
Пример
Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы
ФарадеязаконFnzI minus=τ
где Mmn =
nmM =
MFmzI =τ
8
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль
моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot
=τI
3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны
Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное
844 кА middot ч
9
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
Основные величины и единицы выделены шрифтом
Величина Обозначения Единица Обозначение
Масса т Килограмм кг
Плотность ρ Килограмм на кубический
метр кгм3
Сила F Ньютон Н
Давление Р Паскаль Па
Работа энергия W Джоуль Дж
Мощность Р Ватт ВТ
Сила электрического тока I Ампер A
Электрическое напряжение U Вольт В
Электрическое сопротивление R Ом Ом
Электрический заряд q Кулон Кл
Температура абсолютная Т Кельвин К
Температура Цельсия t Градус Цельсия degС
Теплота Q Джоуль Дж
Внутренняя энергия U Джоуль Дж
Энтальпия н Джоуль Дж
Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК
Энергия Гиббса G Джоуль Дж
Количество вещества п Моль Моль
Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3
Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль
Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль
Массовая доля w mdash mdash
Мольная доля х mdash mdash
Объемная доля ϕ mdash
10
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Определения некоторых производных единиц
1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с
1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с
Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126
) = 1993 middot 10-26 кг
Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома
элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т
е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24
12 Mg
24кг)102(12
1кг104)(26
261224 =
sdotsdot
=minus
minus
MgAr
Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна
двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126
1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы
молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-
тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы
ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)
Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)
[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)
Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы
11
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество
вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц
сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы
моль необходимо указывать вид частиц
n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2
n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl
Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-
лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z
равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в
большинстве случаев протонов или электронов)
neq B = znB[моль]
Количество вещества л
Вещество Химическая реакция
Эквивалентное число
Эквивалент количество вещества neq
1 моль Серная кислота
H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль
1 моль Хлорид железа
(+2) FeCl2 Окисление до же-
леза (+3) 1 1 моль
1 моль Перманганат ка-
лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде
5 5моль
1 моль Нитрат серебра
(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)
1 1 моль
Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-
ва NА = 602214middot1023моль-1
Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между
числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-
роуровнем) N = NАn
1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода
1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора
1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и
6 middot 1023 хлорид-ионов
12
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-
ства одной порции
М =nm
Единица (в химии) гмоль
Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль
Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль
Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-
тельной молекулярной массы формульной единицы
Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество
вещества одной порции газа
Vm = nrV )(
Единица (в химии) лмоль
В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем
идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-
ным объемом молярной массой и плотностью газа
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=sdot======ρρρVM
mV
nm
nmVm
nVVMV MM
1
Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)
Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Аммиак NH3 077 17 = 221
Хлор Cl2 3214 71 = 221
Хлороводород HCl 1639 365 = 223
Этан CH3=CH3 1356 30 = 221
Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222
Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222
Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223
13
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Монооксид углерода СО 1250 28 = 224
Метан СН4 0717 16 = 223
Кислород O2 1429 32 = 224
Диоксид серы SO2 2926 64 = 219
Азот N2 1251 28 = 224
Монооксид азота NO 1340 30 = 224
Водород H2 00899 2 = 222
Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения
2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя
2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу
частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)
2Н2+ O2 = 2Н2O
2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-
ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность
Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х
Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β
14
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
температура
Количество вещества n Моль моль
Сила света IV Кандела КД
Основные единицы СИ имеют словесное определение
Секунда ndash интервал времени 9 192 631 770 периодов излучения при
энергетическом переходе между двумя сверхтонкими уровнями основного
состояния атома нуклида 55
133 Cs
Производные единицы СИ с особыми названиями и с особыми обо-
значениями определяются по уравнениям связи между единицами других
величин
Определение единицы ньютон 1 Н = 1 м middot кгс2
Определение единицы вольт 1 В = 1 кг middot м2(А middot с3) = 1 ВтА
Единицы относительных величин ndash относительные величины (част-ные двух величин имеющих одинаковые единицы) выражаются в долях числа 1 или если это более удобно в процентах () промилле (частях на тысячу 1 ) частях на миллион и т п
Уравнение величин ndash математическое выражение закономерной взаимосвязи между физическими величинами или определения производ-ных величин
Расчеты с помощью уравнений величин Для расчетов с помощью уравнений величин используется следующая
последовательность действий
Пример
Какое количество электричества необходимо для выделения 1 т меди Алгоритм действий 1 Вывод расчетной формулы
ФарадеязаконFnzI minus=τ
где Mmn =
nmM =
MFmzI =τ
8
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль
моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot
=τI
3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны
Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное
844 кА middot ч
9
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
Основные величины и единицы выделены шрифтом
Величина Обозначения Единица Обозначение
Масса т Килограмм кг
Плотность ρ Килограмм на кубический
метр кгм3
Сила F Ньютон Н
Давление Р Паскаль Па
Работа энергия W Джоуль Дж
Мощность Р Ватт ВТ
Сила электрического тока I Ампер A
Электрическое напряжение U Вольт В
Электрическое сопротивление R Ом Ом
Электрический заряд q Кулон Кл
Температура абсолютная Т Кельвин К
Температура Цельсия t Градус Цельсия degС
Теплота Q Джоуль Дж
Внутренняя энергия U Джоуль Дж
Энтальпия н Джоуль Дж
Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК
Энергия Гиббса G Джоуль Дж
Количество вещества п Моль Моль
Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3
Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль
Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль
Массовая доля w mdash mdash
Мольная доля х mdash mdash
Объемная доля ϕ mdash
10
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Определения некоторых производных единиц
1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с
1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с
Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126
) = 1993 middot 10-26 кг
Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома
элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т
е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24
12 Mg
24кг)102(12
1кг104)(26
261224 =
sdotsdot
=minus
minus
MgAr
Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна
двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126
1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы
молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-
тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы
ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)
Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)
[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)
Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы
11
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество
вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц
сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы
моль необходимо указывать вид частиц
n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2
n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl
Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-
лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z
равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в
большинстве случаев протонов или электронов)
neq B = znB[моль]
Количество вещества л
Вещество Химическая реакция
Эквивалентное число
Эквивалент количество вещества neq
1 моль Серная кислота
H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль
1 моль Хлорид железа
(+2) FeCl2 Окисление до же-
леза (+3) 1 1 моль
1 моль Перманганат ка-
лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде
5 5моль
1 моль Нитрат серебра
(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)
1 1 моль
Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-
ва NА = 602214middot1023моль-1
Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между
числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-
роуровнем) N = NАn
1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода
1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора
1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и
6 middot 1023 хлорид-ионов
12
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-
ства одной порции
М =nm
Единица (в химии) гмоль
Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль
Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль
Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-
тельной молекулярной массы формульной единицы
Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество
вещества одной порции газа
Vm = nrV )(
Единица (в химии) лмоль
В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем
идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-
ным объемом молярной массой и плотностью газа
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=sdot======ρρρVM
mV
nm
nmVm
nVVMV MM
1
Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)
Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Аммиак NH3 077 17 = 221
Хлор Cl2 3214 71 = 221
Хлороводород HCl 1639 365 = 223
Этан CH3=CH3 1356 30 = 221
Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222
Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222
Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223
13
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Монооксид углерода СО 1250 28 = 224
Метан СН4 0717 16 = 223
Кислород O2 1429 32 = 224
Диоксид серы SO2 2926 64 = 219
Азот N2 1251 28 = 224
Монооксид азота NO 1340 30 = 224
Водород H2 00899 2 = 222
Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения
2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя
2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу
частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)
2Н2+ O2 = 2Н2O
2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-
ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность
Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х
Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β
14
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 Подстановка значений данных величин в расчетную формулу Дано m(Cu) = 65 гмоль z = 2 F = 96485 sdot 104 A sdot cмоль = 268 А sdot чмоль
моль)г(5632)кг(1000чмоль)A(826 sdotsdotsdot
=τI
3 Проведение расчета числового значения и единицы искомой величи-ны
Iτ = 844 кА sdot ч 4 Формулировка ответа задачи Для выделения 1 т меди необходимо количество электричества равное
844 кА middot ч
9
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
Основные величины и единицы выделены шрифтом
Величина Обозначения Единица Обозначение
Масса т Килограмм кг
Плотность ρ Килограмм на кубический
метр кгм3
Сила F Ньютон Н
Давление Р Паскаль Па
Работа энергия W Джоуль Дж
Мощность Р Ватт ВТ
Сила электрического тока I Ампер A
Электрическое напряжение U Вольт В
Электрическое сопротивление R Ом Ом
Электрический заряд q Кулон Кл
Температура абсолютная Т Кельвин К
Температура Цельсия t Градус Цельсия degС
Теплота Q Джоуль Дж
Внутренняя энергия U Джоуль Дж
Энтальпия н Джоуль Дж
Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК
Энергия Гиббса G Джоуль Дж
Количество вещества п Моль Моль
Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3
Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль
Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль
Массовая доля w mdash mdash
Мольная доля х mdash mdash
Объемная доля ϕ mdash
10
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Определения некоторых производных единиц
1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с
1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с
Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126
) = 1993 middot 10-26 кг
Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома
элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т
е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24
12 Mg
24кг)102(12
1кг104)(26
261224 =
sdotsdot
=minus
minus
MgAr
Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна
двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126
1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы
молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-
тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы
ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)
Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)
[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)
Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы
11
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество
вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц
сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы
моль необходимо указывать вид частиц
n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2
n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl
Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-
лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z
равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в
большинстве случаев протонов или электронов)
neq B = znB[моль]
Количество вещества л
Вещество Химическая реакция
Эквивалентное число
Эквивалент количество вещества neq
1 моль Серная кислота
H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль
1 моль Хлорид железа
(+2) FeCl2 Окисление до же-
леза (+3) 1 1 моль
1 моль Перманганат ка-
лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде
5 5моль
1 моль Нитрат серебра
(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)
1 1 моль
Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-
ва NА = 602214middot1023моль-1
Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между
числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-
роуровнем) N = NАn
1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода
1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора
1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и
6 middot 1023 хлорид-ионов
12
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-
ства одной порции
М =nm
Единица (в химии) гмоль
Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль
Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль
Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-
тельной молекулярной массы формульной единицы
Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество
вещества одной порции газа
Vm = nrV )(
Единица (в химии) лмоль
В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем
идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-
ным объемом молярной массой и плотностью газа
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=sdot======ρρρVM
mV
nm
nmVm
nVVMV MM
1
Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)
Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Аммиак NH3 077 17 = 221
Хлор Cl2 3214 71 = 221
Хлороводород HCl 1639 365 = 223
Этан CH3=CH3 1356 30 = 221
Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222
Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222
Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223
13
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Монооксид углерода СО 1250 28 = 224
Метан СН4 0717 16 = 223
Кислород O2 1429 32 = 224
Диоксид серы SO2 2926 64 = 219
Азот N2 1251 28 = 224
Монооксид азота NO 1340 30 = 224
Водород H2 00899 2 = 222
Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения
2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя
2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу
частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)
2Н2+ O2 = 2Н2O
2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-
ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность
Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х
Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β
14
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
2 ВАЖНЕЙШИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ В ХИМИИ
Основные величины и единицы выделены шрифтом
Величина Обозначения Единица Обозначение
Масса т Килограмм кг
Плотность ρ Килограмм на кубический
метр кгм3
Сила F Ньютон Н
Давление Р Паскаль Па
Работа энергия W Джоуль Дж
Мощность Р Ватт ВТ
Сила электрического тока I Ампер A
Электрическое напряжение U Вольт В
Электрическое сопротивление R Ом Ом
Электрический заряд q Кулон Кл
Температура абсолютная Т Кельвин К
Температура Цельсия t Градус Цельсия degС
Теплота Q Джоуль Дж
Внутренняя энергия U Джоуль Дж
Энтальпия н Джоуль Дж
Энтропия S Джоуль на кельвин ДжК
Энергия Гиббса G Джоуль Дж
Количество вещества п Моль Моль
Молярная концентрация с Моль на кубический метр мольм3
Молярная масса М Килограмм на моль кгмоль
Молярный объем VM Кубический метр на моль м3моль
Массовая доля w mdash mdash
Мольная доля х mdash mdash
Объемная доля ϕ mdash
10
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Определения некоторых производных единиц
1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с
1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с
Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126
) = 1993 middot 10-26 кг
Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома
элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т
е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24
12 Mg
24кг)102(12
1кг104)(26
261224 =
sdotsdot
=minus
minus
MgAr
Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна
двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126
1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы
молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-
тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы
ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)
Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)
[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)
Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы
11
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество
вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц
сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы
моль необходимо указывать вид частиц
n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2
n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl
Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-
лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z
равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в
большинстве случаев протонов или электронов)
neq B = znB[моль]
Количество вещества л
Вещество Химическая реакция
Эквивалентное число
Эквивалент количество вещества neq
1 моль Серная кислота
H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль
1 моль Хлорид железа
(+2) FeCl2 Окисление до же-
леза (+3) 1 1 моль
1 моль Перманганат ка-
лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде
5 5моль
1 моль Нитрат серебра
(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)
1 1 моль
Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-
ва NА = 602214middot1023моль-1
Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между
числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-
роуровнем) N = NАn
1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода
1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора
1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и
6 middot 1023 хлорид-ионов
12
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-
ства одной порции
М =nm
Единица (в химии) гмоль
Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль
Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль
Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-
тельной молекулярной массы формульной единицы
Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество
вещества одной порции газа
Vm = nrV )(
Единица (в химии) лмоль
В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем
идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-
ным объемом молярной массой и плотностью газа
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=sdot======ρρρVM
mV
nm
nmVm
nVVMV MM
1
Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)
Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Аммиак NH3 077 17 = 221
Хлор Cl2 3214 71 = 221
Хлороводород HCl 1639 365 = 223
Этан CH3=CH3 1356 30 = 221
Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222
Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222
Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223
13
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Монооксид углерода СО 1250 28 = 224
Метан СН4 0717 16 = 223
Кислород O2 1429 32 = 224
Диоксид серы SO2 2926 64 = 219
Азот N2 1251 28 = 224
Монооксид азота NO 1340 30 = 224
Водород H2 00899 2 = 222
Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения
2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя
2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу
частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)
2Н2+ O2 = 2Н2O
2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-
ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность
Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х
Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β
14
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Определения некоторых производных единиц
1 Н = 1 кг middot мс2 1 Па = 1 Нм2 = 1 кг(м middot с2) 1 Дж = 1 Н middot м = 1 Вт middot с
1 Вт = 1Джс = 1 кг middot м2с3 1 В = 1 ВтА 1 Ом = 1 ВА 1 Кл = 1 А middot с
Масса атома (mат) некоторого элемента ndash вес атома углерода mат ( С126
) = 1993 middot 10-26 кг
Относительная атомная масса (Аг) ndash частное от деления массы атома
элемента на одну двенадцатую часть массы атома изотопа углерода С126 т
е атомную единицу массы (аем) Относительная атомная масса магния 24
12 Mg
24кг)102(12
1кг104)(26
261224 =
sdotsdot
=minus
minus
MgAr
Атомная единица массы и ndash единица массы в атомной физике одна
двенадцатая часть массы атома изотопа углерода С 126
1и (1 аем) = 166057 middot 10 minus 27 кг Относительная молекулярная масса (Mr) ndash частное от деления массы
молекулы на одну двенадцатую часть массы атома 126С сумма относи-
тельных атомных масс всех атомов молекулы или любой другой фор-мульной единицы
ССl4 Mr = 1 middot 12 (С) + 4 middot 355 (Cl) = 154 (аем)
Cr2O minus27 Мr = 2 middot 52 (Сг) + 7 middot 16 (О) = 216 (аем)
[Cu(H2О)4]2+ Мr = 1 middot 64 (Сu) + 8 middot 1 (Н) + 4 middot16 (О) = 136 (аем) NH3middot Н2О Мr = 14 (N) + 5 middot 1 (Н) + 1 middot16 (О) = 35 (аем)
Количество вещества (n) ndash величина которая упорядочивает исчисле-ние частиц и процессов с участием частиц В качестве частиц определяют-ся атомы молекулы ионы радикалы и другие группы отдельные фраг-менты частиц и эквиваленты (формульные единицы) иногда электроны протоны фотоны и другие элементарные частицы
11
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество
вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц
сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы
моль необходимо указывать вид частиц
n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2
n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl
Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-
лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z
равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в
большинстве случаев протонов или электронов)
neq B = znB[моль]
Количество вещества л
Вещество Химическая реакция
Эквивалентное число
Эквивалент количество вещества neq
1 моль Серная кислота
H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль
1 моль Хлорид железа
(+2) FeCl2 Окисление до же-
леза (+3) 1 1 моль
1 моль Перманганат ка-
лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде
5 5моль
1 моль Нитрат серебра
(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)
1 1 моль
Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-
ва NА = 602214middot1023моль-1
Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между
числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-
роуровнем) N = NАn
1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода
1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора
1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и
6 middot 1023 хлорид-ионов
12
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-
ства одной порции
М =nm
Единица (в химии) гмоль
Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль
Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль
Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-
тельной молекулярной массы формульной единицы
Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество
вещества одной порции газа
Vm = nrV )(
Единица (в химии) лмоль
В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем
идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-
ным объемом молярной массой и плотностью газа
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=sdot======ρρρVM
mV
nm
nmVm
nVVMV MM
1
Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)
Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Аммиак NH3 077 17 = 221
Хлор Cl2 3214 71 = 221
Хлороводород HCl 1639 365 = 223
Этан CH3=CH3 1356 30 = 221
Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222
Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222
Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223
13
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Монооксид углерода СО 1250 28 = 224
Метан СН4 0717 16 = 223
Кислород O2 1429 32 = 224
Диоксид серы SO2 2926 64 = 219
Азот N2 1251 28 = 224
Монооксид азота NO 1340 30 = 224
Водород H2 00899 2 = 222
Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения
2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя
2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу
частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)
2Н2+ O2 = 2Н2O
2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-
ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность
Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х
Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β
14
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моль ndash единица количества вещества Моль определяет количество
вещества системы которая состоит из такого числа отдельных частиц
сколько содержит атомов в 12 г изотопа 126С При использовании единицы
моль необходимо указывать вид частиц
n(O2) = 3 моль означает 3 моль молекулярного кислорода О2
n(NaCl) = 1 моль означает 1 моль хлорида натрия NaCl
Эквивалентное количество вещества (neq) ndash произведение эквива-
лентного числа z и количества вещества В причем эквивалентное число z
равно числу переданных частиц в определенной химической реакции (в
большинстве случаев протонов или электронов)
neq B = znB[моль]
Количество вещества л
Вещество Химическая реакция
Эквивалентное число
Эквивалент количество вещества neq
1 моль Серная кислота
H2SO4 Нейтрализация 2 2 моль
1 моль Хлорид железа
(+2) FeCl2 Окисление до же-
леза (+3) 1 1 моль
1 моль Перманганат ка-
лия КМnO4 Восстановление в кислотной среде
5 5моль
1 моль Нитрат серебра
(+1) AgNO3 Осаждение хло-рида серебра(I)
1 1 моль
Постоянная Авогадро указывает число частиц в одном моле вещест-
ва NА = 602214middot1023моль-1
Постоянная Авогадро является фактором пропорциональности между
числом частиц и количеством какого-либо вещества (между микро- и мак-
роуровнем) N = NАn
1 моль углерода содержит 6 middot 1023 атомов углерода
1 моль хлора содержит 6 middot 1023 молекул хлора
1 моль хлорида натрия NaCl содержит 6 middot 1023 катионов натрия и
6 middot 1023 хлорид-ионов
12
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-
ства одной порции
М =nm
Единица (в химии) гмоль
Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль
Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль
Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-
тельной молекулярной массы формульной единицы
Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество
вещества одной порции газа
Vm = nrV )(
Единица (в химии) лмоль
В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем
идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-
ным объемом молярной массой и плотностью газа
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=sdot======ρρρVM
mV
nm
nmVm
nVVMV MM
1
Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)
Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Аммиак NH3 077 17 = 221
Хлор Cl2 3214 71 = 221
Хлороводород HCl 1639 365 = 223
Этан CH3=CH3 1356 30 = 221
Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222
Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222
Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223
13
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Монооксид углерода СО 1250 28 = 224
Метан СН4 0717 16 = 223
Кислород O2 1429 32 = 224
Диоксид серы SO2 2926 64 = 219
Азот N2 1251 28 = 224
Монооксид азота NO 1340 30 = 224
Водород H2 00899 2 = 222
Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения
2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя
2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу
частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)
2Н2+ O2 = 2Н2O
2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-
ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность
Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х
Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β
14
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Молярная масса (М) ndash частное от деления массы на количество веще-
ства одной порции
М =nm
Единица (в химии) гмоль
Молярная масса хлора Cl2 M (Cl2) = 71 гмоль
Молярная масса хлорида натрия NaCl M (NaCl) = 585 гмоль
Численное значение молярной массы в гмоль равно значению относи-
тельной молекулярной массы формульной единицы
Молярный объем (VM) ndash частное от деления объема VM на количество
вещества одной порции газа
Vm = nrV )(
Единица (в химии) лмоль
В нормальных условиях (0 degС 1 атм = 101325 кПа) молярный объем
идеального газа составляет VM = 224 лмоль Взаимосвязь между моляр-
ным объемом молярной массой и плотностью газа
⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛=sdot======ρρρVM
mV
nm
nmVm
nVVMV MM
1
Молярная масса М плотность ρ и молярный объем VM реальных газов (0 degС 1 атм)
Вещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Аммиак NH3 077 17 = 221
Хлор Cl2 3214 71 = 221
Хлороводород HCl 1639 365 = 223
Этан CH3=CH3 1356 30 = 221
Этен (этилен) СН2=СН2 1260 28 = 222
Этин (ацетилен) СН=СН 117 26 = 222
Диоксид углерода СO2 1977 44 = 223
13
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Монооксид углерода СО 1250 28 = 224
Метан СН4 0717 16 = 223
Кислород O2 1429 32 = 224
Диоксид серы SO2 2926 64 = 219
Азот N2 1251 28 = 224
Монооксид азота NO 1340 30 = 224
Водород H2 00899 2 = 222
Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения
2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя
2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу
частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)
2Н2+ O2 = 2Н2O
2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-
ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность
Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х
Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β
14
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание таблВещество Формула ρ гл М гмоль VM лмоль
Монооксид углерода СО 1250 28 = 224
Метан СН4 0717 16 = 223
Кислород O2 1429 32 = 224
Диоксид серы SO2 2926 64 = 219
Азот N2 1251 28 = 224
Монооксид азота NO 1340 30 = 224
Водород H2 00899 2 = 222
Стехиометрия химического уравнения показывает на микроуровне сколько расходуется или образуется формульных единиц в соответствии с коэффициентами химического уравнения
2Н2+ O2 = 2Н2O Молекулы водорода реагируют с 1 молекулой кислорода образуя
2 молекулы воды Количество вещества по уравнению реакции соответствует числу
частиц на макроуровне (6 middot 1023 частиц ndash 1 моль)
2Н2+ O2 = 2Н2O
2 моль водорода и 1 моль кислорода реагируют образуя 2 моль воды Количественный состав смеси ndash интенсивная величина для определе-
ния состава смеси Получается делением массы объема или количества вещества одного компонента на массу объем или количество вещества смеси или определенного компонента При этом различают доли концен-трации и моляльность
Доля ndash масса объем или количество вещества одного компонента де-лится на сумму масс объемов или количеств веществ всех компонентов смеси массовая доля ω объемная доля ϕ мольная доля х
Концентрация ndash масса объем или количество вещества одного компо-нента делится на объем смеси молярная концентрация с массовая концен-трация β
14
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Моляльность раствора ndash количество вещества одного компонента де-
лится на массу растворителя
Массовая доля (ω) ndash массовая доля вещества в смеси частное от деле-
ния массы веществ (mв) на общую массу смеси (mсм)
CM
BB m
m=ω ndash часто выражается в процентах
Массовая доля вещества Масса смеси Составные части массы смеси
Раствор хлорида натрия ω (NaCl) = 10
100 г 10 г хлорида натрия 90 г воды
Раствор нитрата серебра(1) ω (AgNO3) = 5
100 г 5 г нитрата серебра(1) 95 г воды
Раствор гидроксида натрия ω (NaOH) = 24
50 г 12 г гидроксида натрия 38 г воды
Объемная доля (ϕ ) ndash доля объема вещества отдельного компонента в
общем объеме смеси частное от деления объема вещества B (VB) на об-
щий (суммарный) объем смеси
CM
В
VV
=ϕ ndash часто выражается в процентах и промилле
Объемная доля компонента Объем компонентов в 100 мл смеси
ϕ (СН3СООН) = 10 10 мл уксусной кислоты
90 мл воды
Кислород содержащий инертный газ с ϕ = 094
094 мл инертного газа
9906 мл кислорода
Воздух с содержанием метана ϕ = 15 015 мл метана 9985 мл воздуха
Мольная доля (х) ndash доля количества вещества в общем количестве
всех веществ смеси частное от деления количества вещества В (nв) на об-
щее количество вещества (nсм) смеси
CM
BB n
nx = ndash часто выражается в процентах
15
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Мольная доля вещества Общее количество веществ смеси
Количество вещества для компонентов
Раствор хлорида натрия x(NaCl) = 3
100 моль 3 моль хлорида
натрия 97 моль воды
Раствор гидроксида калия x(KOH) = 2
100 моль 2 моль гидроксида
калия 98моль воды
Латунь x(Сu) = 70 1 моль 07 моль меди 03 моль цинка
Массовая концентрация (β) ndash частное от деления массы растворенного
вещества В (mв) на объем раствора
CM
BB V
m=β единицы гл мгм3
Массовая концентрация вещества Объем смеси Масса растворенного вещества
Раствор глюкозы β =10 гл 1 л 10 г глюкозы
Озоносодержащий воздух β(О3) = 240 мгм3
1м3 24-10-4
Молярная концентрация (с) ndash частное от деления количества раство-
ренного вещества В (nв) на объем раствора
РАР
BВ V
ncminus
= единица (в химии) мольл
Молярная концентрация растворенного вещества
Объем рас-твора
Количество растворенного вещества
Серная кислота с = 02 мольл 1 л 02 моль серной кислоты Н2SO4
Раствор нитрата калия с = 2 мольл 100 мл 02 моль нитрата калия K2NO3
Эквивалентная концентрация (ceq) ndash частное от деления эквивалент-
ного количества вещества В (neq) на объем раствора
)( рр
eqBeqB V
nc
minus
= ndash единица (в химии) мольл
16
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Эквивалентная концентрация вещества
Объем раствора л
Количество раство-ренного вещества
Эквивалентное коли-чество растворенно-
го вещества
Хлороводородная кислота ceq(HCl) = 1 мольл z(HCl) = 1
1 1 моль HCl 1 моль HCl
Серная кислота ceq = 2 мольл z = 2 05 05 моль H2SO4 05 моль H2SO4
Моляльность раствора (b) ndash частное от деления количества раство-ренного вещества В (nв) на массу растворителя L
L
B
mnb = ndash единица молькг
Постоянная Фарадея (F) ndash произведение постоянной Авогадро NА на элементарный электрический заряд представляет собой заряд 1 моль электронов или 1 моль однозарядных ионов
F = NAmiddote = 602214middot1023(моль-1) middot 160218middot1019(KЛ) = 96 485
17
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
3 РАСЧЕТЫ ДЛЯ ГАЗОВ
Газовые законы
При расчетах для газов исходным пунктом являются выведенные для идеальных газов законы газовой динамики так как они приблизительно распространяются и на реальные газы если речь не идет об очень высоких давлениях
Уравнение состояния идеального газа nRTpV = ndash экстенсивная форма
RTpVM = ndash интенсивная форма
Объединенный газовый закон
2
22
1
11
TVP
TVР
=
где Р ndash давление
V ndash объем
VM ndash молярный объем
R ndash универсальная газовая постоянная
T ndash температура
12 ndash индексы состояний
Нормальное состояние газов
Состояние газа определенное при нормальном давлении р = 101325 кПа
(1 атм) и нормальной температуре Т = 27315 К (0 degС)
Молярный объем идеального газа при нормальных условиях составляет
MV = 22144 лмоль
Молярный объем реальных газов при нормальных условиях приблизи-
тельно равен молярному объему идеального газа
18
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
31 Расчет массы газов
Какая масса водорода находится в газометре объемом 1500 м3 при тем-
пературе 20 degС (293 К) и давлении 1040 кПа
( ) ( ) ( ) ( ) ( )( )[ ] ( )
К293мольКДж31458гмоль2м1500кПа0104
32
2 sdotsdotsdotsdot
=sdot
=
==
RTHMpVHm
RTMmnRTpV
m(H2) =1281 кг
Газометр содержит 1281 кг водорода
32 Расчет объема газов
Какой объем занимают 3 моль азота при температуре 290 К и давлении
985 кПа
( ) ( )[ ] кПа398
К290мольКДж31458мол3N2sdotsdotsdot
==ь
pnRTV
( ) л473N2 =V
19
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 РАСЧЕТЫ ДЛЯ СМЕСЕЙ
41 Расчеты соотношения компонентов смеси
Необходимое для приготовления смеси с желаемой массовой долей со-
отношение компонентов ndash двух растворов с известными массовыми доля-
ми может быть рассчитано с помощью уравнения смешивания
В1 sdot ω(B) + ω2(B) = (m1 + m2) sdot ω(B)
где m1 ndash масса раствора 1
m2 ndash масса раствора 2
ω1 ndash массовая доля раствора 1
ω2 ndash массовая доля раствора 2
ω (B) ndash массовая доля смеси
20 г соляной кислоты с ω1 (HCI) = 37 смешивают с 100 г воды Како-
ва массовая доля хлороводорода в конечной смеси
m1 sdot ω1(HCl) + m2 sdot ω2(HCl) = (m1 + m2) sdot ω (HCl)
10020010037020)()()(
21
2211
+sdot+sdot
=+
sdot+sdot=
mmHClmHClmHCl ωωω
100 г ω(HCI) = 62
20
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
В полученной кислоте массовая доля хлороводорода равна 62 Для
тех же расчетов используется также правило креста
Правило креста базируется на преобразовании уравнения смешивания
m1 middot ω1(В) + т2 middot ω2(B) = m1 middot ω(B) + m2 middot ω(B)
m1 middot [ω1(B) ndash ω(B)] = m2 middot [ω(B) ndash ω2(B)]
)()()()(
1
2
2
1
BBBB
mm
ωωωω
minusminus
=
Массовая доля вещества в концентрированном растворе исходного ве-
щества ω1(B)
Масса концентрированного вещества в исходном рас-
творе г ω(B) ndash ω2(B)
Массовая доля вещества в разбавленном исходном
растворе ω2(B)
Масса разбавленного исходного вещества г
ω1(B) ndash ω(B)
Массовая доля вещества в
приготовляемом растворе
ω(B)
)()()()(
1
2
BBBB
ωωωω
minusminus ndash соотношение компонентов смеси
21
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор гидроксида натрия с ω(NaOH) = 30 должен быть приготов-
лен путем смешивания 40-го раствора гидроксида натрия с 10-м
раствором гидроксида натрия Какие массовые части обоих растворов не-
обходимо смешать
40 30- 10=20 30 10 40-30=10
20 10 = 2 1 = 21 mm
2 массовые части 40-го раствора необходимо смешать с 1 массовой
частью 10-го раствора например 20 г первого и 10 г второго раствора
22
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
42 Расчеты по массовой доле
Расчеты по массовой доле производятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
)( рр
BB m
m
minus
=ω
где ωВ ndash массовая доля вещества В
Bm ndash масса вещества В
)( РРm minus ndash масса раствора
Какая масса нитрата серебра (+1) содержится в 175 г раствора
m(AgNOg) = w(AgNO3) middot m(p-p) = 005 middot 175 (г)
m(AgNО3) = 875 г
Масса нитрата серебра(1) содержащегося в растворе равна 875 г
Какие массы воды и перманганата калия необходимы для приготовле-
ния 150 г 12 -го раствора перманганата калия
г1500120)]OH()KMnO([)KMnO()KMnO(
г150)OH()KMnO()OH()KMnO(
)KMnO()KMnO(
2444
2424
44
sdot=+sdot=
=++
=
mmm
mmmm
m
ω
ω
m(КМnO4) = 18 г
m(Н2O) = 150 г middot m(КМnО4) = 150 г middot 18 г = 1482 г
Необходимы 1482 г воды и 18 г перманганата калия
23
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
43 Расчеты по объемной доле
Расчеты по объемной доле проводятся с помощью формулы-
определения или с помощью преобразований формулы-определения
см
BB V
V=ϕ
где φв ndash объемная доля вещества В
VB ndash объем вещества В
Vсм ndash объем смеси
Какой объем воды необходимо смешать с 175 мл чистого пропанола-1
для того чтобы получить смесь с ϕ (С3Н7ОН) = 35
)()()()(
)()(
)()(
7373
732
273
7373
OHHCVOHHCOHHCVOHV
OHVOHHCVOHHCVОННС
minus=
+=
ϕ
ϕ
V(H2О) = 325 мл
2 175 мл пропанола-1 необходимо смешать 325 мл воды
44 Расчеты по мольной доле
Расчеты по мольной доле проводятся с помощью формулы-определения или с помощью преобразований формулы-определения
CM
BB n
nx =
где хв ndash мольная доля вещества В nв ndash количество вещества В nсм ndash сумма количеств веществ в смеси
24
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Какова мольная доля диоксида азота в смеси диоксида азота с тетраок-сидом диазота если количество NO2 равно 12 моль а сумма количеств NO2 N2O4 составляет 28 моль
8021
21)()(
)()(
моль802
21822
)()()(
2
422
22
2242
422
+=
+=
=minus
=minus
=
hArr
ONnNOnNOnNOx
NOnNOnONn
ONNO
o
x(NO2) = 06 = 60 Мольная доля диоксида азота в смеси составляет 60
45 Расчеты по молярной концентрации
Расчеты по молярной концентрации производятся с помощью формулы определения или с помощью преобразования формулы-определения Во многих расчетах используется также формула-определение молярной массы
ppB
BB
B
BB
BВ
VMmC
nmM
pVpnС
minus=
⎪⎪⎭
⎪⎪⎬
⎫
=
minus=
где СВ ndash молярная концентрация
nB ndash количество растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса вещества В
Какое количество хлороводорода содержится в 5 л 3М (3-молярной)
хлороводородной кислоты [раствора с с(HCl) = 3 мольл]
n(HCl) = c(HCl) middot V(p-p) = 3 (мольл) middot 5 (л) = 15 моль
25
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Данный раствор содержит 15 моль хлороводорода
Какова молярная концентрация хлороводорода если в 2 л раствора со-
держится 73 г НCl
( ) ( )( ) 1
253673
=sdot
=minussdot
=pVpHClM
HClmHClс мольл
Концентрация хлороводорода в растворе равна 1 мольл
46 Расчеты по эквивалентной концентрации
Расчеты по эквивалентной концентрации проводятся с помощью фор-
мулы определения или с помощью преобразований формулы-
определения Во многих расчетах используется также формула-
определение молярной массы
( )
pp
BeqB
Beq
VznC
zcС
minus
=
=
( )ppB
BeqB VM
mСminus
=
где сВ ndash молярная концентрация вещества В
СeqB ndash эквивалентная концентрация вещества В
z ndash эквивалентное число растворенного вещества В
V(p-p) ndash объем раствора
mB ndash масса растворенного вещества В
МВ ndash молярная масса растворенного вещества
Какова эквивалентная концентрация гидроксида кальция в растворе 3 л
которого содержат 002 моль растворенного вещества
26
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
0130])([])([ 22 =
sdot=
minus ppeq V
OHCanzOHCaС мольл
Эквивалентная концентрация Са(ОН)2 в растворе равна 0013 мольл
Какая масса карбоната натрия необходима для приготовления 900 мл
02 раствора карбоната натрия [раствора с сeq(Na2C03) = 02 мольл]
549)()(
)( 323232 =
sdotsdot= minus
zVCONaMCONac
CONam ppeq г
Для приготовления данного раствора необходимо взять 954 г Na2CO3
47 Расчеты по плотности газов и растворов
С помощью формулы-определения плотности и на основе взаимосвязи
между молярным объемом газа молярной массой и плотностью можно
вычислить значения соответствующих величин
)(
MVrM
Vm
=
=
ρ
ρ
где ρ ndash плотность газа или раствора
М ndash молярная масса
VM ndash молярный объем газа
т ndash масса раствора
V ndash объем раствора
Рассчитайте плотность диоксида углерода при нормальных условиях
(ну)
27
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
гл961422
44CO
лмоль422)ну()CO()CO(
2
22
==
==
)ρ(
VV
MM
M
ρ
Плотность диоксида углерода при нормальных условиях составляет
196 гл Рассчитайте количество некоторого газа в порции массой 2014 г
если его плотность равна 00899 гл
Рассчитайте эквивалентную концентрацию гидроксида калия в раство-
ре с плотностью 113 гмл
56
1311401)(
)()(
)(
)()()()()(
)(
)(
)(
)()(
мольгмлг
KOHMKOHz
KOHMmKOHmz
KOHMVKOHmz
VKOHnzKOHczKOHс
pp
pp
рр
ррррeq
minussdot=
minussdot=
sdot
minussdot=
=sdot
sdot=
sdot=sdot=
minus
minus
minus
minusminus
ρωρ
ce(KOH) = 28 мольл
Эквивалентная концентрация КОН в данном растворе равна 28 мольл
48 Расчет молярной концентрации вещества по результатам титрования
Молярная концентрация вещества в растворе при титровании может быть рассчитана по объему определяемого раствора и расходу стандартного рас-твора с известной молярной концентрацией другого вещества В точке ва-лентности эквивалентные количества веществ в анализируемом и в стан-дартном растворе одинаковы Произведение эквивалентного числа z1 на ко-личество определяемого вещества n1 равно произведению эквивалентного числа z2 на количество вещества в стандартном растворе 2211 nznz = Это
28
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
уравнение упрощается если вещества определяемого и стандартного рас-творов имеют одинаковые эквивалентные числа (z1 = z2) n1 = n2
z1c1V1 = z2c2V2
откуда
11
2221 Vz
Vczс =
где с1 ndash молярная концентрация вещества в определенном растворе с2 ndash молярная концентрация вещества 2 в стандартном растворе V1 ndash объем определяемого раствора V2 ndash объем использованного раствора 10 мл раствора азотной кислоты в процессе кислотно-основного титрования
потребовали 48 мл раствора гидроксида натрия с ceq(NaOH) = 1 мольл Какова эквивалентная концентрация азотной кислоты в ее растворе
1
221 V
Vсс =
(NaOH) = 1 z(HNО3) = 1
( ) ( ) ( )( )
( ) ( )( ) мольл480мл10
мл48мольл1
33 =
sdot=
sdot=
HNOVNaOHVNaOHcHNOс
Молярная концентрация азотной кислоты равна 048 мольл
49 Расчет массы по результатам титрования
Масса растворенного вещества или его ионов может быть найдена с
помощью титрования Для расчета необходимы формулы-определения мо-
лярной концентрации и молярной массы Подстановкой и преобразовани-
ем получим
2211
21 VcM
zzm =
29
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где m1 ndash масса вещества в определяемом растворе
M1 ndash молярная масса вещества в определяемом растворе
Z1 ndash эквивалентное число вещества в определяемом растворе
с2 ndash молярная концентрация вещества в стандартном растворе
V2 ndash объем использованного стандартного раствора
z2 ndash эквивалентное число вещества в стандартном растворе
При перманганатометрическом определении катионов железа (II) в
растворе было использовано 168 мл 002 М раствора перманганата калия
Какая масса железа в виде ионов содержится в определяемом растворе
Уравнение реакции титрования
5Fe +2 +МnО 4 + 8Н3О+ = 5Fe3+ + Мn2+ + 12Н2О
z(Fe +2 ) = 1z(MnO minus4 ) = 5
( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) мг94мл816мольл020
ьгмол5615
42
242
=sdottimes
timessdot=sdotsdot= minus++
minus+ MnOcFeM
FezMnOzFem
30
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
5 СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПО ХИМИЧЕСКИМ РЕАКЦИЯМ
Стехиометрия ndash учение о количественном составе химических соеди-
нений а также о соотношениях количеств веществ масс объемов и заря-
дов в химических реакциях
Стехиометрический расчет ndash расчет масс и объемов участвующих в
химической реакции исходных веществ или продуктов реакции Во всех
химических реакциях количества исходных веществ реагируют друг с дру-
гом в определенном соотношении На основании этого можно рассчитать
массы и объемы участников химической реакции
51 Алгебраический расчет массы и объема
На основе пропорциональности масс объемов и количеств веществ
выводятся расчетные уравнения для этих величин
Искомая величина Заданная величина Расчетное уравнение
m(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AMAnBmAm
sdotsdot
=
m(A) V(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BVBn
AMAnBVAm
Msdotsdot
=
V(A) m(B) ( )( )
( ) ( )( ) ( )BMBn
AVAnBmAV M
sdotsdot
=
V(A) V(B) ( )( )
( )( )BnAn
BVAV
=
m ndash масса вещества V ndash объем вещества M ndash молярная масса VM ndash мо-
лярный объем газа (ну) (A) ndash вещество А (B) ndash вещество В
31
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассмотрим алгоритм действия на примере задачи каков объем кисло-
рода может быть получен путем термического разложения 28 г перманга-
ната калия
1 Составление уравнения реакции
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
2 Указания на искомые и заданные величины
Дано n(B) = n(KMnO4) = 2 моль
N(A) = n(O2) = 1 моль
m(B) = m(KMnO4) = 28 г
Найти V(A) = V(O2)
3 Вывод расчетного уравнения
( ) )(
)()()()(
)()()()(
)()(
44
4222 KMnOMKMnOn
KMnOmOVMOmOV
BMBnAVAn
BmAV M
sdotsdotsdot
=
sdotsdot
=
4 Подстановка данных в расчетное уравнение
( ) ( ) ( )( ) ( )мольгмоль
лмольлмольOV1582
284221)( 2 sdotsdotsdot
=
5 Счет искомых величин
V(O2) = 198 л
6 Ответ задачи путем термического разложения 28 г перманганата ка-
лия можно получить 198 л кислорода
32
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
52 Расчет массы и объема методом пропорций
Массы и объемы реагентов в химической реакции могут быть рассчи-
таны на основе количеств веществ молярных масс и молярных объемов
используя метод пропорций
Какая масса оксида железа (3) должна быть использована в реакции с
алюминием для получения 14 г железа
1 Составление уравнения реакции
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
2 Запись заданной и искомой величины над уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
3 Запись произведений стехиометрических коэффициентов и моляр-
ных масс веществ под уравнением реакции
m 14 г
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
мольг 1601sdot мольг 562 sdot
4 Составление пропорции
мольгг
мольгm
56214
1601 sdot=
sdot
5 Расчет искомых величин
гмольг
гмольгm 20562
14160=
sdotsdot
=
6 Ответ задачи для получения 14 г железа требуется 20 г оксида желе-
за (+3)
33
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
6 РАСЧЁТЫ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ
61 Расчет энтальпии реакции по данным эксперимента
Энтальпия реакции может быть определена калориметрическим методом
)(
)()()(
)(
)()(
22
22
продmпродMTOHcOHmН
продnTOHcOHmH
P
P
sdotΔsdotsdotminus=Δ
Δsdotsdotminus=Δ
где ΔH ndash энтальпия реакций
m(H2O) ndash масса воды в калориметре
(прод) ndash продукт реакции
Определите энтальпию реакции железа с серой если образуется суль-
фид железа(2)
Уравнение реакции Fe + S = FeS
Данные измерений m(H2О) = 400 г ΔT = 45 К
m(Fe) = 448 г m(S) = 256 г
( )[ ] ( ) 94562484
8854194400)()(
)()()( 22
молькДжмольгКлКДж
SmFemFeSMTOHcOHmH P
minus=+
sdotsdotsdotsdotminus=
+sdotΔsdotsdot
minus=Δ
Определенная калориметрическим путем энтальпия реакции получения
сульфида железа (+2) составляет ΔН = -94 кДжмоль (табличная величи-
на -100 кДжмоль)
34
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
62 Расчет стандартных величин реакции
по табличным данным
Стандартные энтальпии ΔН0 стандартные энтропии ΔS0 стандартные
энергии Гиббса ΔG0 ndash реакции могут быть рассчитаны на основе закона
Гесса по табличным данным
)]([)]([
)()(
)()(
0
0
0
000
000
реагGvпродGvG
SvSvS
HvHvH
BTBTT
реагпрод
реагпрод
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sdotminussdot=Δ
ΔsdotminusΔsdot=Δ
sumsum
sum sum
sum sum
Рассчитайте стандартную энтальпию гидрирования этена
кДж137]01521[)]85(1[
)]H(H)HC(H[)HC(H
CHCHHCHCH
20
420
6200
33222
minus=sdot+sdotminusminussdot=
=Δsdot+ΔsdotminusΔsdot=Δ
minusrarr+=
vvHv
Стандартная энтальпия реакции составляет -137 кДж
63 Расчет энергии Гиббса реакции
Расчет производится по уравнению Гиббса-Гельмгольца
000 H STGT ΔminusΔ=Δ
Рассчитайте стандартную энергию Гиббса GΔ 0298 ndash гидрирования этена
СН2 = СН2 + Н2 rarr СН3 ndash СН3 0HΔ = -137 кДж ASP = ndash121 ДжК
0298GΔ = 0
298HΔ ndashΔS 0 = ndash137 middot298 (ndash0121) = ndash101 кДж
Стандартная энергия Гиббса реакции составляет -101 кДж
35
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
64 Расчет константы равновесия
Константа равновесия рассчитывается по стандартной энергии Гиббса
реакции
RTInKGT minus=Δ 0
Рассчитайте константу равновесия PK гидрирования этена при 298 К
если кДж1010289 minus=ΔG давление выражено в Паскалях
0289 PRTInKG minus=Δ
105325101
кПа)325101(
1)325101(
840)К(298)ДжК(3148
)кДж(101
15840
0298
sdot==sdot=
minus=Δ=
=sdot
minus=
Δminus=
Δ
Δ
eeK
vKInInK
RTGInK
vInKP
vP
P
P
P
Константа равновесия гидрирования этена составляет 15105 sdot=PK
36
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
7 РАСЧЕТЫ В КИНЕТИКЕ РЕАКЦИЙ
71 Расчет константы скорости
Расчет константы скорости на основе данных измерения кинетических
параметров осуществляется по уравнению скорости реакции Порядок хи-
мической реакции должен быть известен
Реакция 1 порядка
Реакция 2 порядка
Или если с0А = с0В
)11(10
2
AAA
A
cckkc
ddcv minus==minus=
ττ
где сА сВ ndash молярные концентрации в момент времени х
с0А с0В ndash начальные концентрации реагентов
k ndash константа скорости реакции
τ ndash время протекания реакции
Щелочное омыление метилового эфира уксусной кислоты протекает
как реакция II порядка
CH3 ndash COO ndash CH3 + OH ndash COOndash + CH3OH
Найдите константу скорости Заданы начальные концентрации метилового
эфира уксусной кислоты и гидроксид-иона с0(эфир) = с0(ОН minus ) = 005 мольл
Через 75 с концентрации составили с(эфир) = с(ОН minus ) = 004 мольл
A
AA
A
ccInkkc
ddcV 01
ττ===
BA
AB
ABBA
A
ccccIn
cckckc
ddcV
0
0
00 )(1 sdotminus
==minus=ττ
37
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ minus=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡minus=
0501
0401
751
)(1
)(11
0 cэфирcэфирck
τ
k = 0067 л(мольmiddotс)
Константа скорости щелочного омыления метилового эфира уксусной
кислоты составляет 0067 л(мольmiddotс)
72 Расчет порядка реакции
Расчет порядка реакции из данных измерения кинетических парамет-
ров осуществляется по уравнению скорости С помощью полученных
экспериментальным путем данных рассчитываются и сравниваются меж-
ду собой константы скорости в разные моменты времени Если отклоне-
ние значений этих констант незначительное то выбранный для расчетов
порядок реакции является правильным
Необходимо определить порядок реакции тиосульфат-иона с перокси-
дом водорода
minus23S2SO +2Н3O+ + Н2O2 mdashgt S4O minus2
6 + 4Н2О (при рН = const)
Данные измерений
τ мин 0 17 36 43 52
с(SO3S2-)10-3 мольл
205 103 52 42 31
с(Н2O2)10-3 мольл 368 317 291 286 281
Предложим что в данных условиях протекает реакция II порядка
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
38
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOck
τ
Через 17 мин
)10520()10731()10836()10310(
)1083610520(171
33
33
33 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Ink
k = 195 л(моль sdot мин) Аналогично через 36 мин ndash 194 через 43 мин ndash 190 через 52 мин ndash 191
Частные константы скорости близки по значениям протекает реакция 2 порядка Константа скорости этой реакции составляет 19 л(моль sdot мин)
73 Расчет времени реакции
Расчет времени реакции необходимого для того чтобы достичь опре-деленной концентрации исходного вещества или продукта реакции осу-ществлялся по уравнению скорости реакции
Проводится химическая реакция пероксида водорода с тиосульфат-ионом в кислом растворе Начальные концентрации с0(Н2О2) = 5 sdot 10 minus 2мольл
c0(SO3S2 minus
) = 25 sdot10-2 мольл Константа скорости реакции II порядка
k = 191 л(моль sdot мин) Необходимо рассчитать время по истечении кото-
рого концентрация тиосульфат-ионов станет равной 1 sdot 10 2minus мольл 2SО3S2- + 2Н3О+ + Н2О2 rarr S4О minus2 + 4Н2О
)()()(22
23
23 OHcSSOck
dSSOdcv sdotsdot=minus= minus
minus
τ
)()()()(
)]()([1
23022
2202
3
2202
30minus
minus
minus sdotsdot
sdotminus
=SSOcOHcOHcSSOcIn
OHcSSOckτ
39
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
=minusminus= minusminus )]()([21)()( 2
32
3022022 SSOcSSOcOHcOHс
2222 10254)1011052(21105 minusminusminusminus sdot=sdotminussdotminussdot= мольл
)1052()10254()105()101(
)]1051052[9111
22
22
22 minusminus
minusminus
minusminus sdotsdotsdotsdotsdotsdot
sdotsdotminussdot
= Inτ
τ = 159
Концентрация minus23SSO равная 2101 minussdot мольл установиться через 159 мин
74 Расчеты по уравнению Аррениуса
С помощью уравнения Аррениуса рассчитываются энергия активации и предэкспоненциальный множитель на основе экспериментальных значений константы скорости Константа скорости может быть пересчитана на лю-бые температуры
RTEInAInk
eAk
A
RTEA
minus=
sdot=minus
)11(12
12 TTREInkInk A minus=minus
где minus21kk константы скорости реакции
T1 T minus2 температуры
ЕА ndash энергия активации
R ndash универсальная газовая постоянная
A ndash предэкспоненциальный множитель
40
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Константы скорости разложения пентаоксида диазота N 2 O5 rarrNO2 + NO3
при 308 К и 328 К равны соответственно 134 middot 10 4minus и 150 middot 10 3minus с 1minus Необ-
ходимо рассчитать энергию активации
1
2
21
21
KKIn
TTTRTEA sdotminus
=
14
13
1034110501
)308328()(328)(300)]([31458
minusminus
minusminus
sdotsdot
sdotminus
sdotsdotsdot=
ccIn
КККмольКДжEA
EA = 101 кДжмоль
Энергия активации разложения N2О5 составляет 101 кДжмоль
Константы скорости разложения пентаоксида диазота при 308 К и
328 К равны соответственно 134 middot 10-4 и 150 middot 10-3 с-1 Необходимо рас-
считать предэкспоненциальный множитель А если энергия активации
равна 101кДжмоль
c10812
108110812
c1081)10501(
c1081)10341(
1131313
21
11332831458101000
322
11330831458101000
411
2
1
minus
minussdotminus
minussdotminus
sdot=sdot+sdot
=+
=
sdot=sdotsdot=sdot=
sdot=sdotsdot=sdot=
AAA
eekA
eekA
RTE
RTE
A
A
Множитель А для данной реакции равен 18 middot 1013 с-1
Константа скорости разложения пентаоксида диазота при 328 К со-ставляет 60 1310 minusminussdot с Необходимо рассчитать константу скорости реакции при 100 degС
41
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
c130)10501(287287
2874684)328
1273100
1(31458
101000
)11(
)11(
1312
4684
1
2
2
2
121
2
1212
minusminus =sdotsdot==
===minus+
minus=
minusminus=
minusminus=minus
KK
eKK
KKIn
TTRE
KKIn
TTREInkInk
A
A
Константа скорости разложения N2О5 при 100 degС составляет 013 с-1
42
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
8 РАСЧЕТЫ ПО ХИМИЧЕСКИМ РАВНОВЕСИЯМ
81 Расчеты по закону действующих масс
Расчеты в соответствии с законом действующих масс осуществляются в определенной последовательности
Алгоритм действия 1 Составление уравнения реакции 2 Указание молярных концентраций (парциальных давлений) реаген-
тов перед началом реакции 3 Вычисление молярных концентраций (парциальных давлений) уча-
стников реакции в состоянии химического равновесия 4 Составление уравнения закона действующих масс 5 Подстановка молярных концентраций (парциальных давлений) в
уравнение закона действующих масс 6 Расчет искомых величин В химических равновесиях с одинаковой суммой коэффициентов для
реагентов и продуктов (Δ v = 0) вместо молярных концентраций могут быть взяты пропорциональные им количества веществ
82 Расчет константы равновесия Кс
В реакции уксусной кислоты с этанолом при 25 degС к моменту установ-ления химического равновесия образовалось 205 моль этилового эфира уксусной кислоты В исходных веществах содержалось 155 моль воды Каково значение константы равновесия
1 СН3mdashСООН + С2Н5mdashОНhArrСН3mdashСООmdashС2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 (3-205) (4-205) 205 моль (155 + 205) 095 моль 195 моль 36 моль
43
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnKC sdot
sdot=
5 95195063052
sdotsdot
=cK
6 КС = 398 При 25 degС константа равновесия образования этилового эфира уксус-
ной кислоты равна 398 (или ~ 4)
83 Расчет количества продукта в состоянии равновесия
При 25 degС константа равновесия образования эфира из уксусной кисло-ты и этанола равна 4 Каково количество эфира в состоянии равновесия если взято 3 моль уксусной кислоты и 4 моль этанола Исходные вещест-ва содержат 155 моль воды
1 СН3 ndash СООН + С2Н5 ndash ОН hArr СН3 ndash СОО ndash С2Н5 + Н2О 2 3 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 3-n 4-n n 155 + n
4 )()(
)()(спиртnкислотаnводаnэфирnK C sdot
sdot=
5 )4()3(
)551(4nn
nnminussdotminus
+=
87329254164
972859
016859482845516
21
222
plusmn=minusplusmn=
=+minus+minus=+
n
nnnnnn
n1 = 78 моль (нереальный ответ n gt 4 моль)
n2 = 205 моль В состоянии химического равновесия смесь содержит 205 моль этило-
вого эфира уксусной кислоты
44
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
84 Расчет выхода продукта
Уход продукта реакции представляет собой частное от деления полу-ченного в равновесии количества вещества и рассчитанного по необрати-мой реакции количества вещества
теорnn
=η
При взаимодействии 3 моль уксусной кислоты с 4 моль этанола полу-чают 205 моль эфира Исходные вещества содержали 155 моль воды Ка-ков выход эфира по отношению к уксусной кислоте
1 OHHCCOOCHOHHCCOOHCH 2523523 +minusminushArrminus+minus
2 23 моль 4 моль 0 моль 155 моль 3 095 моль 195 моль 205 моль 36 моль
4 3052
)()(
)()(
0
===кислотаnэфирn
эфирnэфирn
теор
η
5 68680 ==η
Выход эфира по отношению к уксусной кислоте составляет 68
85 Расчет константы равновесия по уравнению Вант-Гоффа
Расчет константы равновесия при определенной температуре осущест-вляется при заданной константе равновесия с помощью уравнения Ванг-Гоффа (изобара реакций)
2RTH
dTdInK Δ
=
Интегрированная форма
12
120
12 TTTT
RHInKInK minus
sdotΔ
+=
45
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где k ndash константа равновесия 0HΔ ndash стандартная энтальпия
R ndash универсальная газовая постоянная T ndash температура 12 ndash индексы для двух составляющих
При 25 degС для химической реакции 242 2NOON hArr константа равновесия
КР = 114 кПа Рассчитайте константу равновесия при 70 degС если стан-дартная энтальпия реакции Δ Н0 = 59 кДж
259325101325101
940343298298343
3145859000
325101411
325101
9402
12
120
12
2
2 =sdot=sdot=
=sdotminus
sdot+=
=minus
sdotΔ
+==
eeK
In
TTTT
RHInK
KInK
PInKP
PP
P
86 Расчеты с водородным показателем рН
Расчеты с показателем рН проводятся с помощью формулы-определения рН и химического выражения константы протолиза
мольлв)()( 33 OHcOHIgcpH +minus=
Для сильных кислот и оснований
с(H3O+) = c0на sdot c(OH-) = c0B
Для средних по силе кислот и оснований (при К gt 001 с0)
с(H3O+) = Bbнаa cKOHсcK 00 )( =minus
Для буферных ратворов
)()()( 3 minus
+ sdot=AcHAcКOHс a
46
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Раствор имеет значение рН 35 Какова молярная концентрация катио-нов оксония
мольл102310)(
10)(
)(
4533
3
3
minusminus+
minus+
+
sdot==
=
minus=
OHc
OHc
OHIgcpH
pH
Концентрация катионов H3O+ = 32 sdot 10-4 мольл
Рассчитайте рН в 01М растворе аммиака если КВ(NH3) = 18 middot 10 5minus
111)1077(
мольл10771031
101)(
)(
мольл103110)1081()(
)(
12
123
14
3
35
0
=sdotminus=
sdot=sdotsdot
==
sdot=sdotsdot=
=
minus
minusminus
minus
minus+
minusminusminus
minus
IgpHOHcKOHс
OHc
cKOHс
W
BB
Рассчитайте значение рН буферного раствора
К a (СН3СООН) + 016М CH 3 COONa
Если К а (СН3СООН) = 18- 10 5minus
55
3
33 1021
160110)1081(
)()()( minusminus
minus+ sdot=sdotsdot=sdot=
COOCHcCOOHCHcKOHс a
pH = 49
Буферный раствор имеет значение рН = 49
47
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
87 Расчет степени протолиза
Степень протолиза представляет собой долю кислоты или основания
вступивших в протолиз по отношению к начальной концентраций протолита
НАНАKT c
Acc
OHca00
3 )()( minus+
==
и
BBC c
HBccOHca
000
)()( +minus
==
Какова степень протолиза в 001М растворе уксусной кислоты если
010
010)1081()(
)(
)()()(
)(
5
30
30
30330
3
sdotsdot=
sdot=
sdot==
minus
+
COOHCHcCOOHCHcK
a
COOHCHcKOHcCOOHCHc
OHca
aKT
aKT
аКТ = 0042 или 42
Ka = 18 sdot 10-5
Степень протолиза уксусной кислоты составляет 42
88 Расчеты по равновесиям растворимости
Расчеты по равновесиям растворимости и осаждения проводятся с по-
мощью выражения для произведения растворимости
)()(
][][)(
nmnm
nMnM
nmMnnM
nmBAПРBAl
BABAПР
+
minus+
=
=
48
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где ПР (АmВn) ndash произведение растворимого вещества АmВn
l(АmВn) ndash растворимость вещества или концентрация насыщенного рас-
твора вещества nm BA
Сульфат бария имеет произведение растворимости 1middot10-10 При какой
концентрации серной кислоты в 0001М растворе хлорида бария начина-
ется осаждение сульфата бария
[Ba2+][SO minus24 ] = ПP(BaSо4)
3
10
242
442 101101
][)(][)( minus
minus
+minus
sdotsdot
===BaBaSOПРSOSOHс
c(H2SО4)= 1 middot 10-7 мольл
Осаждение сульфата бария начинается когда концентрация серной ки-
слоты превышает значение 1 middot 10 7minus мольл
Какова растворимость l1 перхлората калия в воде по сравнению с рас-
творимостью l1 перхлората калия в 1 М растворе хлорида калия
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] = )( 4KCIOПР = 2101 minussdot = 01 мольл
l1 (КСlO4) = [СlOminus4 ] ПР(КClO4) = с(К+)[СlO
minus4 ] = 1 middot 10-2
1101
)()KClO()(
24
42
minus
+
sdot==
KcПРKClOl
l1 (КСlO4) = 001 мольл
Растворимость l1 перхлората калия в чистой воде в десять раз выше 1
М растворе хлорида калия
49
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
89 Расчет растворимости при комплексообразовании
Для расчета растворимости малорастворимых солей когда катион об-
разует комплекс требуются уравнения для произведения растворимости и
для константы устойчивости комплекса
ПР(AmBn) = [An+]m[Bm-]n
xnx
LAAlK
]][[][
+=
где ПР ndash произведение растворимости
К ndash константа устойчивости комплекса
[Аn+] ndash молярная концентрация катионов
[L] ndash молярная концентрация лигандов
[АЦ] ndash молярная концентрация комплекса
Константа устойчивости катиона диамминсеребра (+1) К = 16 middot 107
Рассчитайте растворимость хлорида бромида и иодида серебра(1) в 4М
растворе аммиака если ПР(АgСl) = 1 middot 10-10 ПР(АgВr) = 5 middot 10-13
ПР(АgI) = 8 middot 10-17
AgXhArrАg+ + Х minus ПР(АgХ) = [Аg+][Х minus ]
])([
)()(][
)(][)(
)(])([][
)(][
])([])([2
23
32
33
23
32
23233
++minus
++
+
+++
sdotsdot===
sdot=
sdot=hArr+
NHAgNHcKAgXПР
AgAgXПРXAgXl
NHcKNHAgAg
NHcAgNHAgKNHAgNHAg
50
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
мольл1041)(
4)1061()108()(
мольл1011)(
4)1061()105()(
мольл160)(4)1061()101()(
)()()(
][])([
4
2717
2
2713
2710
32
23
minus
minus
minus
minus
minusminus
minus+
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
sdot=
sdotsdotsdotsdot=
=
sdotsdotsdotsdot=
sdotsdot=
asymp
AgIl
AgIl
AgBrl
AgBrl
AgCllAgCll
NHcKAgXПРAgXl
XNHAg
Растворимость галогенидов серебра(1) в 4М растворе аммиака состав-
ляет 016 (AgCl) 11 middot 10-2 (AgBr) и 14 middot 10-4 мольл (AgI) В этом растворе
аммиака хлорид растворяется хорошо бромид ndash незначительно и иодид
серебра (+1) ndash плохо
51
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
9 РАСЧЕТЫ В ЭЛЕКТРОХИМИИ
91 Расчеты по уравнению Нернста
С помощью уравнения Нернста можно вычислить окислительно-
восстановительные потенциалы электродные потенциалы и равновесное
напряжение гальванического элемента
Для окислительно-восстановительного электрода
][][0
BcOkIn
zFRTEE sdot+=
где Е0 ndash стандартный потенциал
Е ndash электродный потенциал
Z ndash число переданных электронов
Для электрона металлкатион металла
][0 +sdot+= ZAInzFRTEE
][][)(0590
K298при)()(
0
01
02
0
BcOkIg
zBEE
TанодЕкатодEE
EEE
sdot+=
=minus=Δminus=Δ
где R ndash газовая постоянная
Т ndash температура
F ndash постоянная Фарадея
[Ок] ndash молярная концентрация окислителя
[Bc] ndash молярная концентрация восстановителя
ΔЕ0 ndash стандартное напряжение
ЕΔ ndash равновесное напряжение
52
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Каков электродный потенциал пары медькатион меди (+2) при 25 degС и
[Cu2+]= 001 мольл
01020590340][
2)(0590 20 IgCuIgBEE sdot++=sdot+= +
E = +028 B
Электродный потенциал равен +028 В
Каково равновесное напряжение гальванического элемента Даниеля
при 25 degС если молярные концентрации сульфата меди(2) и сульфата
цинка(2) одинаковы
Электрод 1 цинккатион цинка (+2)
Электрод 2 медькатион меди (+2)
)()()(][][02950
)()(][02950)(
][02950)()()(
02020202
2
2020220
22022
EZnZnECuCuECuCuEZnCuIg
ZnZnECuCuEZnIgZnZnE
CuIgCuCuEZnZnECuCuEE
Δ=minusminus=+
+minus=+minus
minus+=minus=Δ
++++
+
++++
++++
ΔEdeg = 034 middot (-076) = 110 В
Элемент Даниеля имеет равновесное напряжение 110 В Рассчитайте
напряжение гальванического элемента CuCu +2 (с 1 )|| К+ СI minus || Cu2+(c2)Cu
(Cu2+) = 05 мольл и с1 (Сu2+) = 05 005 и 0005 мольл
Для каждого полуэлемента )(20590 20 +sdot+= CuIgcEE
Напряжение гальванического элемента
1
201
0212 2
0590ccIgEEEEE sdot+minus=minus=Δ
Поскольку
01
02 EE =
53
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
то
1
2
20590
ccIgE sdot=Δ
а) с1 (Cu2+) = 05 мольл ΔЕ = 00295 Ig 1 = 0
б) с1 (Cu2+) = 005мольл ΔЕ = 00295 Ig 10 = 0030 В
в) с1 (Cu2+) = 0005 мольл ΔЕ = 00295 Ig 100 = 0059 В
Исследуемые концентрационные гальванические элементы имеют при
25 degС напряжение 0 30 и 59 мВ
Рассчитайте электродные потенциалы полуэлементов при 25 degС
1) 2HPt (р = 1035 кПа) Н3О+ (рН = 15)
2) +2FePt (с = 002 мольл) Fe3+ (с = 004 мольл)
Каково равновесное напряжение гальванического элемента составлен-
ного из этих электродов
++ OHH 22 2 = 2Н3О+ + 2е-
B880)0890(7880B78800200400590770
][][)(0590)(
B08903101510302950510590
)(3101
)(205900590
)(][
20590
2
2
3320
232
1
2
2
230
1
=minusminus=Δ=+=
sdot+=+hArr
minus=minussdotminus=
sdotminussdotminus=+=
+
+++minus++
EIgE
FeFeIgBFeFeEEeFeFe
IgE
кПаHpIgpH
HpOHIgEE
Равновесное напряжение данного гальванического элемента составляет
088 В
54
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Рассчитайте окислительно-восстановительный потенциал для пары
Mn2+MnOminus4 при рН = 0 при рН = 03 и 7 (t = 25 ordmC)
( ) ( ) [ ][ ][ ]
( ) ( ) ( ) [ ][ ]
( ) ( )
( ) ( ) ( ) 094405112
85
05902
lg5
059085
0590
lg5
0590
5812
4
4
24
42
2
834
42
3422
рНВВEMnOMnE
pHBEMnOMnE
MnMnOBpHBEMnOMnE
MnOHMnBEMnOMnE
eOHMnOHMn
sdotminus+=+
sdotminus=+
sdot+sdotminus=
sdot+=
++harr+
minus
minus
+
minusminus+
+
+minusminus+
minus+minus+
o
o
o
o
При рН = 0 Е = +151 рН = 3 Е = +123 рН = 7 Е = +085
Окислительно-восстановительный потенциал данной пары при рН = 03 и 7 составляет +151 +123 и +085 В соответственно
92 Расчеты по законам Фарадея
Для расчета осажденной массы значений силы тока времени или чис-ла элементарных зарядов при электролизе используются законы Фарадея или преобразования законов Фарадея а также формула-определение мо-лярной массы
zFMIm
zFI
nm
zFIn
τ
τ
τ
=
=
=
55
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
где I ndash сила тока
τ ndash время
z ndash число элементарных зарядов
F ndash постоянная Фарадея
n ndash количество вещества
М ndash молярная масса
m ndash масса вещества
Рассчитайте ежедневное производство алюминия в электролизёре кото-рый работает при силе тока 100 000 А и для которого выход по току η = 85
Al3+ rarr Al + 3endash
кг685г039685485963
85027360024000100asymp=
sdotsdotsdotsdotsdot
==zFMIm ητ
В электролизе ежедневно получают 685 кг алюминия
56
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
10 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
101 Определение молекулярной формулы летучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы летучего соединения необхо-димо оценить результаты качественного и количественного элементного анализа а также установить молярную массу
Алгоритм действия
1 Установить качественный состав соединения Результат исследуемое соединение состоит из элементов углерод во-
дород и кислород Молекулярная формула СхНуОz 11 Установить молярную массу соединения
12 Экспериментальное определение объема пара одной пропорции
соединения
( )( )[ ]
кПа 72101
C 20
мл 548г
г120
=
=
=
=
p
t
OHCV
OHCm
zyx
zyx
o
13 Рассчитать объем пара порции соединения в нормальных условиях
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ] мл 445г
32510115293
1527372101548гг
=sdot
sdotsdot=
sdot=
zyx
zyxzyx
OHCVрТ
рТOHCVOHCV
o
o
oo
14 Рассчитать молярную массу соединения
57
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
( ) ( )( )[ ]
( ) гмоль 259
445
41422120гм
=
sdot=
sdot=
zух
zyx
zухzух
ОНСМ
OHCVVОНСm
ОНСМo
2 Установить возможную молекулярную формулу органического со-единения путем расчета
( ) )()()( ОzМНуМСхМОНСМ zух ++=
Возможные решения 592 гмоль = (2 middot 12 + 4 middot 1 + 2 middot 16 гмоль)
или 592 гмоль = (3 middot 12 + 8 middot 1 + 1 middot 16 гмоль)
Возможные молекулярные формулы органического соединения С2Н4О2 и С3Н8О
3 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органическо-го соединения путем анализа сжиганием
31 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида углерода которые образуются при сжигании одной порции органического соединения
m(CхHуOz) = 60 мг m(H2О) = 720 мг V(CО2) = 718 мл t =20degC ρ = 10172 кПа 32 Рассчитать объем диоксида углерода при нормальных условиях 33 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) 3
м
22 =sdot
sdot=
zyx
zyxp
zyx OHCmVOHCMTCOV
OHCnCOn oo
58
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
34 Рассчитать число атомов водорода в молекуле органического со-
единения
( )( )
( ) ( )( ) ( ) 8
22
2
22 =sdot
sdot==
zyx
zyxp
zyx OHCmOHМOHCMTOHm
OHCnOHnY o
35 Составить молекулярную формулу
Молекулярная формула органического соединения С3Н8О
Молекулярная (брутто-) формула еще не проясняет строения химиче-
ского соединения Последнее может быть определено при использовании
химических иили физических методов
Возможные соединения с молекулярной формулой С3Н8О
CH3ndashCH2ndashCH2ndashOH ndash пропанол 1
CH3ndashCH(OH)ndashCH3 ndash пропанол 2
СН3ndashСН2ndashОndashСН3 ndash метиловый спирт
102 Определение молекулярной формулы
нелетучего органического соединения
Для определения молекулярной формулы нелетучего соединения необ-
ходимо оценить результаты качественного и количественного элементно-
го анализа и результатов определения молярной массы криоскопическим
методом Молярная масса вещества рассчитывается на основании пони-
жения температуры замерзания
LB
Bзамзам mM
mkT sdot=Δ
Lзам
BзамB mT
mkMΔ
=
где замTΔ ndash понижение температуры замерзания
59
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
замK ndash криоскопическая константа растворителя
Bm ndash масса вещества В
BM ndash молярная масса вещества В
Lm ndash масса растворителя
Для определения молекулярной формулы подходит следующая после-
довательность действий
Установить качественный состав соединения Результат исследуемое со-
единение состоит из элементов углерод водород и кислород Молекуляр-
ная формула ZYX OHC
1 Установить молярную массу соединения
11 Экспериментальное определение понижения температуры замер-
зания раствора
m( ZYX OHC ) = 78 г m(H2О) = 40 г
ΔTзам = -2 К
Кзам(Н2О) = -1860 К sdot гмоль
12 Рассчитать молярную массу соединения
)()()(
2OHmTOHCmkOHCM
зам
ZYXзамZYX Δ=
M( ZYX OHC ) = 181 гмоль
2 Установить число атомов каждого элемента в молекуле органического
соединения путем анализа сжиганием
21 Экспериментальное определение массы воды и объема диоксида
углерода которые образуются при сжигании одной порции соединения
M(CxHyOz) = 93 мг
m(H2О) = 547 мг
V(СО2) = 739 мл
t =22 degС
60
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
ρ = 1006 гПа
22 Рассчитать объем диоксида углерода в нормальных условиях
25101315295152731006973)()(
0
0220 sdot
sdotsdot==
TppTCOVCOV
V0(СО2) = 679 мл
23 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
093041422
18106790)(
)()()(
)( 202
sdotsdot
=sdotsdot
==ZYXM
Zyx
ZYX OHCmVOHCMCOV
OHCnCOnx
х = 6
24 Рассчитать число атомов углерода в молекуле органического со-
единения
93181817542
)()()()(2
)()(2
2
22
sdotsdotsdot
=sdotsdot
==ZYX
Zyx
ZYX OHCmOHMOHCMOHm
OHCnOHny
у = 12
25 Расчет числа атомов кислорода в молекуле органического соеди-
нения
)()()()( OzMHyMCxMOHCM Zyx +minus=
16112126181
)()()()( sdotminussdotminus=
minusminus=
OMHyMCxMOHCM
z Zyx
z = 6
Молекулярная формула соединения С6H12O6
61
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1 Коровин НВ Общая химия учебник для технических направлений и специальностей вузов НВ Коровин ndash 2-е изд испр и доп ndash М ВШ 2000
2 Фролов ВВ Химия ВВ Фролов ndash М Высшая школа 1995 3 Глинка НЛ Задачи и упражнения по общей химии НЛ Глинка ndash
Л Химия 1989 4 Суворов АВ Общая химия АВ Суворов АБ Никольский ndash СПб
Химия 1997 5 Орлов КЯ Авиационные материалы КЯ Орлов ВА Пархимович
ndash М Транспорт 1993 6 Задачи и упражнения по общей химии под ред проф НВ Корови-
на ndash М Высшая школа 2003 7 Михилев ЛА Задачи и упражнения по неорганической химии
ЛА Михилев НФ Пассет МИ Федотова ndash СПб Химия 1995 8 Хомченко ИГ Общая химия сборник задач и упражнений
ИГ Хомченко ndash М Оникс 1999 9 Литвинова ТН Задачи по общей химии с медико-биологической на-
правленностью ТН Литвинова ndash Ростов нД Феникс 2001 10 Кузьменко НЕ Задачник по химии НЕ Кузьменко ВВ Еремин
ndash М Экзамен 1999
Дополнительная
1 Слесарев ВИ Химия Основы химии живого учебник для вузов
ВИ Слесарев ndash 2-е изд испр и доп ndash СПб Химиздат 2001
2 Хаускрофт К Современный курс общей химии В 2 т К Хаускрофт
Э Констебл пер с англ ndash М Мир 2002 3 Лидин РА Химия справочник для старшеклассников поступающих в вузы
РА Лидин ЛЮ Аликберова ndash М Аст пресс школа 2002
62
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
4 Слета ЛА Химия справочник ЛА Слета ndash Харьков Фолио Рос-
тов нД Феникс 1997
5 Дикерсон Р Основные законы химии В 2 т Р Дикерсон Г Грей
Дж Хейт ndash М Мир 1982
6 Лучинский ГП Курс химии ГП Лучинский ndash М Высшая школа 1985
7 Ремсден ЭН Начала современной химии ЭН Ремсден ndash Л Хи-
мия 1985
8 Степин БД Неорганическая химия БД Степин АА Цветков ndash
М Высшая школа 1994 9 Шелинский ГИ Основы теории химических процессов ГИ Шелинский
ndash М Просвещение 1989
10 Ерохин ЮМ Сборник задач и упражнений по химии ЮМ Еро-
хин ВИ Фролов ndash М ВШ 1990
11 Любимова НБ Вопросы и задачи по общей и неорганической хи-
мии НБ Любимова ndash М ВШ 1990 12 Фримантл М Химия в действии М Фримантл ndash Ч 1 2 ndash М Мир 1991
13 Шиманович ИЕ Общая химия в формулах определениях схемах
ИЕ Шиманович МЛ Павлович ВФ Тикавый ПМ Малашко ndash Минск
Университетское 1996
14 Витинг ЛМ Задачи и упражнения по общей химии ЛМ Витинг
ЛА Резницкий ndash М МГУ 1995
15 Зоммер К Химия справоник школьника и студента Пер с нем
под ред РА Лигина ndash 2-е издстереотип ndash М Дрофа 2000
63
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Приложение
64
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
65
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
66
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
67
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Значение некоторых констант
Постоянная Авогадро NA = 60221023 моль-1
Постоянная Фарадея 1 F = 6021023е = 96484 Кл = 268 Аmiddotч
Постоянная Планка h = 662610-34 Джс
Универсальная газовая постоянная R = 0082 лmiddotатмКndash1моль-1 =
= 62 360 млmiddotмм рт ст Кndash1мольndash1 = 8314 ДжmiddotК-1мольndash1 = 1987 калК-1моль-1
Таблица 1
Приставки кратных и дольных единиц
Приставка Множитель Приставка Множитель Приставка Множитель
тера Т 1012 гектог 102 милли м 10-3
гига Г 109 дека да 101 микро мк 10-6
мега М 106 децид 10-1 нано н 10-9
кило к 103 сантис 10-2 пико п 10-12
Таблица 2
Корни латинских названий элементов
Символ Название Корень латинского названия Ag Серебро Аргент As Мышьяк арс- арсен- Au Золото аур- С Углерод карб- карбон- Сu Медь купр- Fe Железо ферр- Н Водород гидр- гидроген-
Hg Ртуть меркур- Мn Марганец марган- N Азот нитр- Ni Никель никкал- О Кислород окс- оксиген- Pb Свинец плюмб- S Сера сульф- тио-
Sb Сурьма стиб- Si Кремний алл- силиц- Sn Олово станн-
68
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Таблица 3 Соотношение между единицами энергии
Единица эрг Дж кал Втmiddotч ЭВ
эрг 1 10-7 239middot10-8 278middot10-11 624middot1011
Дж 107 1 0239 278middot10-4 625middot1018
кал 4184middot107 4184 1 116middot103 261middot1019
Втmiddotч 360middot1010 36middot103 861 1 224middot1022
ЭВ 160middot10-12 160middot10-19 383middot10-20 445middot10-23 1
Таблица 4
Названия часто употребляемых кислот и их солей
Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Азотная HNO3 NO3ndash азотнокислый нитрат
Азотистая HNO2 NО2ndash азотистокислый нитрит
Бромоводородная HBr Brndash бромистый бромид
Йодоводородная HI Indash йодистый йодид
Метакремниевая H2SiO3 SiO32ndash кремниевокислый силикат
Марганцовая HMnO4 MnO4ndash марганцевокислый перманганат
Ортофосфорная H3PO4 PO43ndash фосфорнокислый ортофосфат
(фосфат)
H3PO4 HPO42ndash
кислый фосфорнокис-лый (двухзамещенный) гидрофосфат
H3PO4 H2PO4ndash кислый фосфорнокис-
лый (однозамещенный) дигидрофосфат
Серная H2SO4 SO42ndash сернокислый сульфат
H2SO4 HSO4ndash
кислый сернокислый
гидросульфат (бисульфат)
Сернистая H2SO3 SO32ndash сернокислый сульфит
H2SO3 HSO3ndash кислый сернистокислый гидросульфит
(бисульфит)
Угольная H2CO3 CO32ndash углекислый карбонат
H2CO3 HCO3ndash
кислый углекислый (двууглекислый)
гидрокарбонат (бикарбонат)
Уксусная CH3CHOOH CH3COOndash уксуснокислый ацетат
69
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г
Окончание табл 4Кислота Названия солей
Название Формула Кислот-ный
осадок
По названию кислоты (рус номенклатура)
По названию аниона (между-народная но-менклатура)
Фосфористая H3PO3 HPO32ndash фосфористокислый фосфит
Фтороводородная HF Fndash фтористый фторид
Хлороводородная HCl Clndash хлористый хлорид
Хлорная HClO4 ClO4ndash хлорнокислый перхлорат
Хлорноватая HClO3 ClO3ndash хлорноватокислый хлорат
Хлорноватистая HClO ClOndash хлорноватистокислый гипохлорид
Хромовая H2CrO4 CrO42ndash хромовокислый хромат
Двухромовая H2Cr2O7 Cr2O72ndash двухромовокислый
бихромат (ди-хромат)
70
Автор Кемер ОВ Антипова ТА Методика решения задач по курсу общей химии
Электронная версия Ильиных ГА copy НИЛ НОТ НИО УВАУ ГА(и) 2009г