WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 26 |
М. И. Лебедева, И. А. Анкудимова СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ С РЕШЕНИЕМ ТИПОВЫХ И УСЛОЖНЕННЫХ ЗАДАЧ МОСКВА "ИЗДАТЕЛЬСТВО МАШИНОСТРОЕНИЕ-1" 2002 М. И. Лебедева, И. А. Анкудимова СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ С РЕШЕНИЕМ ТИПОВЫХ И УСЛОЖНЕННЫХ ЗАДАЧ МОСКВА "ИЗДАТЕЛЬСТВО МАШИНОСТРОЕНИЕ-1" 2002 УДК 54 (076.1) ББК Г1я73-1 Л33 Р е ц е н з е н т Доцент кафедры неорганической и физической химии ТГУ им. Г. Р. Державина А. И. Рягузов Лебедева М. И., Анкудимова И. А.

Л33 Сборник задач и упражнений по химии с решением типовых и усложненных задач: Практикум.

Москва: "Изд-во Машиностроение-1", 2002. 166 с.

ISBN 5-94275-24565-4 Учебное пособие содержит большое число задач и вопросов по основным разделам курса общей и неорганической химии. Оно составлено по учебной программе курса "Химия". Эти задания необходимы преподавателю, студенту, ученику и абитуриенту для лучшего усвоения основных положений химии и закономерностей химических процессов.

Предназначено для студентов 1 курса нехимических вузов, учащихся средних школ, колледжей и преподавателей.

УДК 54 (076.1) ББК Г1я73-1 ISBN 5-94275-24565-4 © "Издательство Машиностроение-1", 2002 © Лебедева М. И., Анкудимова И. А., 2002 Учебное издание ЛЕБЕДЕВА Мария Ивановна АНКУДИМОВА Ирина Александровна СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ С РЕШЕНИЕМ ТИПОВЫХ И УСЛОЖНЕННЫХ ЗАДАЧ Практикум Редактор и технический редактор М. А. Евсейчева Компьютерное макетирование М. Н. Рыжковой Подписано к печати 04.10.2002.

Формат 60 84/18. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Объем: 9,76 усл.печ.л.; 11,17 уч.изд.л.

Тираж 200 экз. С. 625М "Издательство Машиностроение-1", 107076, Москва, Стромынский пер., 4 Подготовлено к печати и отпечатано в издательско-полиграфическом центре Тамбовского государственного технического университета, 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14 ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА ОТ АВТОРОВ Предлагаемый вниманию читателя сборник предназначен для студентов I - II курсов, изучающих курс "Химия", а также для учащихся средних учебных заведений, которые готовятся к олимпиадам и конкурсным вступительным экзаменам по химии в вузы.

Специфика пособия отражена уже в самом названии. В нем представлено большое число задач и вопросов, имеющих усложненный характер и которые необходимы преподавателю, студенту, абитуриенту и ученику. Приведены решения типовых и усложненных задач (последние в тексте помечены знаком *) представляется возможным использование этих задач при организации индивидуальной и самостоятельной работы студентов, что позволит им более глубоко усвоить основные положения химии и закономерности химических процессов.

Учебное пособие составлено с учетом многолетнего научно-педаго-гического опыта авторов в области организации и проведения учебного процесса по курсу "Химия" в Тамбовском государственном техническом университете. Сборник состоит из 9 глав, в каждой из которых выделены наиболее важные теоретические темы с методическими указаниями, и отражающими последовательность изложения материала в лекционных и лабораторных курсах. Изучение каждого раздела мы рекомендуем начинать с обязательного анализа решений типовых задач и только потом приступать к самостоятельному решению.

Предлагаемое пособие представляет собой переработанный сборник задач и упражнений по химии, составленный этими же авторами в 1993 г. В настоящем издании признано целесообразным: давать решения типовых и усложненных задач в начале каждой главы, которые наглядно демонстрируют наиболее общие приемы решений; включить таблицы наиболее важных физико-химических величин в тексте; расширить методические указания к каждой главе в связи с малым количеством учебников по курсу и т.д.

Замечания и предложения читателей направленные на улучшение качества учебного пособия будут приняты с благодарностью.

1 ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ И ПОНЯТИЯ ХИМИИ 1.1 Моль. Закон Авогадро. Мольный объем газа С 1961 г. в нашей стране введена Международная система единиц измерения (СИ). За единицу количества вещества принят моль.

Моль - количество вещества системы, содержащее столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько их содержится в 0,012 кг изотопа углерода С. Число структурных единиц, содержащихся в 1 моле вещества NА (число Авогадро), определено с большой точностью; в практических расчетах его принимают равным 6,02•1023 молекул (моль-1).

Нетрудно показать, что масса 1 моля вещества (мольная масса), выраженная в граммах, численно равна относительной молекулярной массе этого вещества, выражаемой в атомных единицах массы (а.е.м.). Например, относительная молекулярная масса кислорода (Мr) - 32 а.е.м., а мольная масса (М) - 32 г/моль.

Согласно закону Авогадро, в равных объемах любых газов, взятых при одной и той же температуре и одинаковом давлении, содержится одинаковое число молекул. Иными словами, одно и то же число молекул любого газа занимает при одинаковых условиях один и тот же объем. Вместе с тем, 1 моль любого газа содержит одинаковое число молекул. Следовательно, при одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает один и тот же объем. Этот объем называется мольным объемом газа (V0) и при нормальных условиях (0 °С = 273 К, давлении 101,325 кПа = 760 мм рт. ст. = 1 атм) равен 22,4 дм3.

Объем, занимаемый газом при этих условиях, принято обозначать через V0, а давление - через Р0.

Согласно закону Бойля-Мариотта, при постоянной температуре давление, производимое данной массой газа, обратно пропорционально объему газа:

Р0/Р1 = V1/V0 или РV = const.

По закону Гей-Люссака при постоянном давлении объем газа изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре (Т):

V1/T1 = V0/T0 или V/T = const.

Зависимость между объемом газа, давлением и температурой можно выразить общим уравнением, объединяющим законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

PV/T = P0V0/T0, (1.1.1) где Р и V - давление и объем газа при данной температуре Т; P0 и V0 - давление и объем газа при нормальных условиях (н.у.).

Приведенное уравнение позволяет находить любую из указанных величин, если известны остальные.

П р и м е р 1 При 25 °С и давлении 99,3 кПа (745 мм рт.ст ) некоторый газ занимает объем см3. Найдите, какой объем займет этот же газ при 0 °С и давлении 101,33 кПа Решение Подставляя данные задачи в уравнение (1.1.1) получим:

V0 = PVT0/TP0 = 99,3•152•273/101,33•298 = 136,5 см 3.

П р и м е р 2 Выразите в граммах массу одной молекулы СО2.

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

m = 44,0/6,02•1023 = 7,31•10-23 г.

П р и м е р 3 Определите объем, который займет азот массой 5,25 г при 26 °С и давлении 98,9 кПа (742 мм рт.ст.).

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

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

Затем приводим полученный объем к указанным в задаче условиям:

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

Задачи 1 Какова мольная масса следующих веществ: HNO3, Al(OH)3, Cr2O3, FeSO4, K2SO4, Na3PO4, NaCl, K2CO3 Определите число молей, содержащихся в 200 г каждого вещества.

2 Выразите в молях: а) 6,02•1024 молекул метана; б) 1,8•1028 атомов хлора; в) 3,01•1023 молекул диоксида углерода; г) 30,1•1025 молекул фосфина; д) 19,6 г серной кислоты.

3 Сравните число молекул аммиака и диоксида углерода, содержащихся в каждом из этих веществ, взятых массой по 2 г.

4 Сколько молекул содержит водород объемом 2 см3 (н.у.) 5 Сколько молей диоксида углерода находится в воздухе объемом 100 м3 (н.у.), если объемная доля диоксида углерода в воздухе составляет 0,03% 6 Определите объем (н.у.), который займут водород, метан, оксид углерода(II), оксид азота(II) и кислород, взятых массой по 1,0 г.

7 Сколько молей содержит любой газ объемом 1 м3 (н.у.) 8 Какой объем (н.у.) займут газы: азот, кислород, оксид углерода(IY), оксид углерода(II), массы которых соответственно равны 56, 640, 110, 70 г 9 Вычислите объем газа (н.у.), если при 91 °С и давлении 98642 Па газ занимает объем 608 см3.

10 При 25 °С и давлении 85312 Па газ занимает объем 820 см3. Вычислите объем газа (н.у.).

11 Вычислите объем газа (н.у.), если при 15 °С и давлении 95976 Па газ занимает объем 912 см3.

12 При 91 °С и давлении 98,7 кПа некоторый газ занимает объем 0,4 дм3. Вычислите объем газа (н.у.).

13 При 27 °С и давлении 720 мм рт.ст. объем газа равен 5 дм3. Какой объем займет этот газ при °С и давлении 104 кПа 14 При 7 °С давление газа в закрытом сосуде равно 96,0 кПа. Каким станет давление, если охладить сосуд до -33 °С 15 Какой объем займет воздух при 0 °С и давлении 93,3 кПа, если при н.у. он занимает объем см3 1.2 Определение молекулярных масс веществ в газообразном состоянии Чтобы определить молекулярную массу вещества (а.е.м.), обычно находят численно равную ей мольную массу вещества (г/моль).

А Определение молекулярной массы по плотности газа П р и м е р 4 Плотность газа по воздуху равна 1,17. Определите молекулярную массу газа.

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

m1/m2 = M1/M2 = D, (1.2.1) где D - относительная плотность первого газа по второму.

Следовательно, по условию задачи:

D = М1/М2 = 1,17.

Средняя мольная масса воздуха М2 равна 29,0 г/моль. Тогда:

М1= 1,17•29,0 = 33,9 г/моль, что соответствует молекулярной массе, равной 33,9 а.е.м.

П р и м е р 5 Найдите плотность по азоту воздуха, имеющего следующий объемный состав: 20,% О2; 79,0 % N2; 1,0 % Ar.

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

Мср = (М1V1 + M2V2 + M3V3)/(V1+ V2+ V3). (1.2.2) Возьмем 100 дм3 смеси, тогда V(O2) = 20 дм3, V(N2) = 79 дм3, V(Ar) = = 1 дм3. Подставляя эти значения в формулу (1.2.2) получим:

Мср = (32•20 + 28•79 + 40•1)/(20 + 79 + 1), Мср = 28,9 г/моль.

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

DN2 = 28,9/28 = 1,03.

Б Определение молекулярной массы газа по мольному объему П р и м е р 6 Определите молекулярную массу газа, если при нормальных условиях газ массой 0,824 г занимает объем 0,260 дм3.

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

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

В Определение молекулярной массы по уравнению Менделеева-Клапейрона Уравнение Менделеева-Клапейрона (уравнение состояния идеального газа) устанавливает соотношение массы (m, кг), температуры (Т, К), давления (Р, Па) и объема (V, м3) газа с его мольной массой (М, кг/моль):

PV = mRT/M, (1.2.3) где R - универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль•К). Пользуясь этим уравнением, можно вычислить любую из входящих в него величин, если известны остальные.

П р и м е р 7 Вычислите молекулярную массу бензола, зная, что масса 600 см3 его паров при °С и давлении 83,2 кПа равна 1,30 г.

Решение Выразив данные задачи в единицах СИ (Р = 8,32•104 Па; V = = 6•10-4 м3 ; m = 1,30•10-3кг;

Т = 360 К) и, подставив их в уравнение (1.2.3), найдем:

М = 1,30•10-3•8,31•360/8,32•104•6•10-4 = = 78,0•10-3 кг/моль = 78,0 г/моль.

Молекулярная масса бензола равна 78,0 а.е.м.

Задачи 16 Вычислите молекулярную массу газа, если относительная плотность его по воздуху равна 1,45.

17 Вычислите молекулярные массы газов, если: а) плотность газа по кислороду равна 0,50; б) плотность газа по азоту равна 0,93.

18 Какие газы тяжелее, а какие легче воздуха и во сколько раз: CO2, NO2, CO, Cl2, NH3 19 Определите плотность газовой смеси по водороду, если смесь состоит из кислорода и азота объемами 56 дм3 и 28 дм3 (н.у.) соответственно.

20 Чему равна плотность по водороду светильного газа, имеющего следующий объемный состав:

48 % H2, 32 % CH4, 5 % N2, 2 % CO2, 4 % C2H4, 9 % CO 21 Для паров одноосновной органической кислоты предельного ряда D(возд) = 4. Найдите мольную массу кислоты и напишите ее формулу.

22 При некоторой температуре плотность по воздуху паров серы равна 6,62, а паров фосфора- 4,28.

Из скольких атомов состоят молекулы серы и фосфора при этих условиях 23 Масса газа объемом 0,001 м3 (н.у.) равна 0,0021 кг. Определите мольную массу газа и его плотность по воздуху.

24 Плотность этилена по кислороду равна 0,875. Определите молекулярную массу этилена.

25 Дана смесь диоксида углерода и кислорода объемом 11,2 дм3. Плотность смеси по водороду равна 8,25. Определите объемный состав смеси.

26 Определите плотность по водороду смеси гелия и кислорода объемами 300 дм3 и 100 дм3 (н.у.) соответственно.

27 Найдите состав смеси кислорода и озона в массовых долях, если плотность по водороду этой смеси равна 17,6.

28 Определите плотность по водороду газовой смеси, в которой массовая доля диоксида серы составляет 60%, а диоксида углерода - 40%.

29 Вычислите массу: а) 2 дм3 Н2 при 15 °С и давлении 100,7 кПа (755 мм рт. ст.); б) 1 м3 N2 при °С и давлении 102,9 кПа (772 мм рт. ст.); в) 0,5м3 С12 при 20 °С и давлении 99,9 кПа (749,3 мм рт. ст.).

30 Определите объем, который займет N2 массой 0,07 кг при 21 °С и давлении 142 кПа (1065 мм рт. ст.).

31. Вычислите мольную массу ацетона, если масса его паров объемом 500 см3 при 87 °С и давлении 96 кПа (720 мм рт.ст) равна 0,93 г.

32 Масса газа объемом 624 см 3 при 17 °С и давлении 104 кПа (780 мм рт. ст.) равна 1,56 г. Вычислите молекулярную массу газа.

33 Какой объем займет воздух массой 1 кг при 17 °С и давлении 101325 Па 34 Газометр вместимостью 20 дм3 наполнен газом под давлением 103,3 кПа (774,8 мм рт.ст.) при °С. Плотность этого газа по воздуху равна 0,4. Вычислите массу газа, находящегося в газометре.

35 Вычислите молекулярную массу хлора, если масса хлора объемом 250 см3 при 0 °С и давлении 101325 Па равна 0,7924 г.

36 Масса колбы вместимостью 750 см3, наполненной при 27 °С кислородом, равна 83,3 г. Масса пустой колбы составляет 82,1 г. Определите давление кислорода в колбе.

37 Вычислите массу воздуха объемом 1 м3 при 17 °С и давлении 83,2 кПа (624 мм рт. ст.).

38 Вычислите при каком давлении азот массой 5 кг займет объем 50 дм3,если температура равна 500 °С.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 26 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.