В какой массе содержится столько же эквивалентов
| Элемент или сложное вещество | ЭквивалентЭ, | Молярная масса (М экв.) эквивалента,[г/моль] |
| Элемент Например, Са | Ээл = 1? f =1/В Э (Ca) = 1/2 | Мэкв =M ? f = M/В М(½Ca) = 40/2 = = 20 г/моль |
| Кислота Например, H2S | Э кислоты = 1? f = = 1/основность Э кислоты = 1? f = =1/основность | Мэкв =M ? f = M/основность М(½Н2S).=34 ? 1/2 = = 17 г/моль |
| Основание Например, Са(OH)2 | Эосн = 1? f = = 1/кислотность Э [Ca(OH)2] = 1/2 | Мэкв =M ? f = = M/кислотность М[½Ca(OH)2] = = 74 / 2 = 37 г/моль |
| Соль Например, Al2S3 | Эсоли = 1? f = 1 / n ? В = = Э [Al2S3] = 1/2 ? 3 = 1/6 | Мэкв =M ? f = = M / n ? В М(1/6 Al2S3) = = 150 / 6 = 25 г/моль |
Эквивалент и молярная масса эквивалента сложного вещества определяются конкретной реакцией, в которой участвует данное вещество.
Пример 1.
Чему равен эквивалент и молярная масса эквивалента серной кислоты в реакциях с раствором щелочи, если образуется:
а) NаНSО4 и б) Nа2SО4?
Решение.
А) В реакции с образованием гидросульфата натрия серная кислота нейтрализуется не полностью:
Н2SО4 + NаОН = NаНSO4 + Н2О.
В этой реакции серная кислота проявляет основность равную 1. Из этого следует, что фактор эквивалентности этой кислоты в данной реакции равен 1. Найдем значение эквивалента кислоты в данной реакции:
Э (H2SO4) =1? f = 1/основность = 1.
Найдем значение молярной массы эквивалента кислоты:
Мэкв (H2SO4) =M ? f = M/основность = 98/1 = 98 г/экв,
б) Сульфат натрия образуется при полной нейтрализации кислоты:
Н2SО4 + 2NаОН = Na2SO4 +2Н2О.
В этой реакции основность, проявляемая Н2SO4, равна 2 и значение фактора эквивалентности в этом случае равно 2.
Отсюда:
Э (H2SO4) =1 ? f = 1/основность = 1/2 моль,
Мэкв (½H2SO4) = M/основность = 98/2= 49 г/моль.
Для газообразных веществ удобно пользоваться понятием молярный объем эквивалента (Vэкв).
Молярный объем эквивалента представляет собой объем одного моль эквивалентов газообразного вещества при нормальных условиях. Размерность молярного объема эквивалента [л/моль].
Так, 1 моль эквивалентов водорода (один моль атомов Н) имеет массу 1 г.
Пример 2.
Используя следствие из закона Авогадро, рассчитать объем, занимаемый одним эквивалентом водорода.
Решение.
1 моль молекул Н2 имеет массу 2 г и занимает объем 22,4 л, а объем, занимаемый одним эквивалентом водорода (одним моль атомов элемента водорода), который имеет массу 1 г, найдем из пропорции:
2 г Н2 → 22,4 л
1 г Н2 → х л
x = 11,2 л, т.е. Vэкв (H) =11,2 л/моль.
Аналогично можно рассчитать молярный объем эквивалента для кислорода, который будет равен:
Vэкв (½O) = 5,6 л/моль.
Введение в химию понятия «эквивалент» позволило сформулировать закон, называемый законом эквивалентов: массы реагирующих друг с другом веществ пропорциональны молярным массам их эквивалентов.
Закон эквивалентов можно записать в следующем виде:
где m1 и m2 — массы взаимодействующих веществ; Мэкв.1 и Мэкв.2 — молярные массы эквивалентов.
Если вещества находятся в газообразном состоянии, удобно пользоваться понятием «молярный объем эквивалента» и следующей формулировкой закона эквивалентов: объемы реагирующих друг с другом газообразных веществ пропорциональны молярным объемам их эквивалентов.
V1/V2 = Vэкв1/Vэкв2 , где
V1 и V2 — объемы реагирующих газообразных веществ,
Vэкв1 и Vэкв2 — молярные объемы их эквивалентов.
Пример 3.
Выразите в молях:
а) 6,02·1021 молекул СО2;
б) 1,20·1024 атомов кислорода;
в) 2,00·1023 молекул воды. Чему равна мольная (молярная) масса указанных веществ?
Решение. Моль – это количество вещества, в котором содержится число частиц любого определенного сорта, равное постоянной Авогадро (6,02·1023). Отсюда
а) 6,02·1021, т.е. 0,01 моль;
б) 1,20·1024, т.е. 2 моль;
в) 2,00·1023, т.е. 1 /З моль.
Масса моля вещества выражается в г/моль. Мольная (молярная) масса вещества в граммах численно равна его относительной молекулярной (атомной) массе, выраженной в атомных единицах массы (а.е.м).
Так как молекулярные массы СО2 и Н2О и атомная масса кислорода соответственно равны 44, 18 и 16 а.е.м., то их мольные (молярные) массы равны:
а) 44 г/моль;
б) 18г/моль;
в) 16 г/моль.
Пример 4.
Вычислите значение грамм-эквивалента серной кислоты, гидроксида кальция и сульфата алюминия.
Решение:
ЭH2SO4 =МH2SO4 /2=98/2=49г
ЭСа(OH)2 =МСа(OH)2 /2=74/2=37г
Э Al2(SO4)3 = М Al2(SO4)3 / (2· 3) = 342 / 2= 57 г
Пример 5.
На восстановление 7,09 г оксида двухвалентного металла требуется 2,24 л водорода (н.у.). Вычислите эквивалентную массу оксида и эквивалентную массу металла. Чему равна атомная масса металла?
Решение.
Нормальные условия по Международной системе единиц (СИ): давление 1,013·105 Па (760 мм Т. Ст., 1 атм), температура 273 К или 0°С.
Согласно закону эквивалентов
m1/Мэ(1) = m2/Мэ(2)
m(МеО)/Мэ(МеО) = m(Н2)/Мэ(Н2)
Если одно из веществ находится в газообразном состоянии, то, как правило, его количество измеряется в объемных единицах (мл, л, м 3).
Объем, занимаемый при данных условиях мольной или эквивалентной массой газообразного вещества, называется мольным или, соответственно, эквивалентным объемом этого вещества. Мольный объем любого газа при н.у. равен 22,4 л. Отсюда эквивалентный объем водорода (Vэ) молекула которого состоит из двух атомов, т.е. содержит два моля атомов водорода, равен 22,4:2 = 11,2 л. Отношение mH2 /МЭ(Н2) заменяем равным ему отношением VH2 /VЭ(Н2), где VH2 – объем водорода, VЭ(Н2) эквивалентный объем водорода:
m(МеО)/Мэ(МеО) = V(Н2)/Vэ(Н2)
Находим эквивалентную массу оксида металла МЭ(МеО)
7,09/МЭ(МеО) = 2,24/11,2; МЭ(МеО) = 7,09·11,2/2,24 = 35,45 г/моль.
Согласно закону эквивалентов МЭ(МeO) = МЭ(Мe) + МЭ(O2),
отсюда МЭ(Мe) = МЭ(МeО) – МЭ(O2) = 35,45 – 8 = 27,45 г/моль.
Мольная масса металла определяется из соотношения:
МЭ = А/В,
где: МЭ – эквивалентная масса, г/моль
А – мольная масса металла, г/моль
В – валентность элемента;
А = Мэ·В = 27,45•2 = 54,9 г/моль.
Так как атомная масса в а.е.м. численно равна мольной (молярной) массе, выражаемой в г/моль, то искомая атомная масса металла 54,9 а.е.м.
Пример 6.
При 25 0С и давлении93 кПа. (745 мм Т. Ст.) некоторое количество газа занимает объем 152 мл. Найти, какой объем займет это же количество газа при 0 0С и давлении 101,33 кПа.
Решение.
Подставляя данные задачи в последнее уравнение, получаем:
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
1. 0,075 г металла вытесняет из раствора соли никеля 0,183 г никеля, а из раствора кислоты – 70 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Определите молярные массы эквивалентов металла и никеля. Ответ: 29,35 г/моль
2. При сгорании трёхвалентного металла в количестве 23,48 г было получено 44,40 г его оксида. Какой металл был сожжен? Определите массу оксида. Ответ: Al2O3 ; 17 г/моль.
3. Определите молярные массы эквивалентов кислот и гидроксидов в реакциях:
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O Ответ: 49 г/моль
2H3PO4 + Ca(OH)2 = Ca(H2PO4)2 + 2H2O Ответ: 98 г/моль
Al(OH)3 + 3NaCl = AlCl3 + 3NaOH Ответ: = 26 г/моль
Zn(OH)2 + NaCl = ZnOHCl + NaOH Ответ: 99,4 г/моль
4. На реакцию с 13,61 г дигидрофосфата калия израсходовано 5,61 г гидроксида калия. Вычислите молярную массу эквивалента дигидрофосфата калия и напишите уравнения реакции. Ответ: 136,1 г/моль
5. Из 3,85 г нитрата металла получено 1,60 г его гидроксида. Вычислите эквивалентную массу металла (МЭ(Ме)). Ответ: 15 г/моль.
6. В какой массе Са(ОН)2 содержится столько же эквивалентов, сколько в 312г А1(ОН)3? Ответ: 444г.
7. Вычислите абсолютную массу молекулы серной кислоты в граммах. Ответ: 1,63* 10-22
8. На восстановление 3,6 г оксида двухвалентного металла израсходовано 1,7 л водорода (н.у.). Вычислить молярные массы эквивалента оксида и металла. Ответ: 15,72 г.
9. Объемное содержание углекислого газа в воздухе составляет 0,03% (н.у.). Найти количество (моль) и массу (г) СО2, содержащегося в 0,5 м3 воздуха. Ответ: 0,295 г.
10. Масса колбы вместимостью 750 мл, наполненной при 27°С кислородом, равна 83,3 г. Масса пустой колбы составляет 82,1 г. Определить давление кислорода в колбе. Ответ: 124,65 кПа.
11. При сгорании 5,00 г трехвалентного металла образовалось 9,45 г его оксида. Определите молярную массу эквивалента этого металла и назовите металл. Ответ: 27 г.
12. 0,978 г щелочного металла реагирует с 0,200 г кислорода и с 3,17 г галогена. Определите эквивалент галогена и назовите его. Ответ: галоген – I.
13. Чему равен эквивалент щелочноземельного металла и его оксида, если известно, что 0,608 г металла вытесняют из раствора соляной кислоты 0,560 л водорода (н.у.)? Определите металл. Ответ: металл – Mg.
14. 0,200 г двухвалентного металла вытеснили 197 см3 водорода, который был собран под водой и измерен при 20ºС и 780 мм Hg. Давление насыщенных паров воды при этих условиях составляет 17,4 мм Hg. Определите, какой это металл. Ответ: металл – Mg.
15. 3,16 г перманганата калия взаимодействуют с концентрированной соляной кислотой. Образующийся хлор пропустили в раствор иодида калия. Сколько граммов иода выделилось, если общий выход реакций составил 80 %? Ответ: 10,2 г.
16. Определите эквивалент и эквивалентные массы элементов в соединениях с водородом: H2O, HCl, PH3. Ответ: 8 г/моль, 35,5 г/моль, 10,3 г/моль.
17. Определите эквивалентные массы следующих соединений: CO2, H2SO4, Cu(OH)2, MgCl2.Ответ: 11 г/моль, 49 г/моль, 49 г/моль, 47,5 г/моль.
18. На нейтрализацию кислоты массой 2,18 г израсходовано KOH массой 2,49 г. Определите эквивалентную массу кислоты. Ответ: 49 г/моль.
19. Определите массу металла, вступившего в реакцию с кислотой, если при этом выделился водород объёмом 260 мл при нормальных условиях. Эквивалентная масса металла mэ(Ме) = 9 г/моль. Ответ: 0,2 г.
20. Из 3,85 г нитрата металла получено 1,60 г его гидроксида. Вычислите эквивалентную массу металла. Ответ: 15 г/моль.
21. При взаимодействии магния с кислородом образуется оксид магния. Определите массу магния, необходимую для реакции с кислородом массой 64 г, а также массу образующегося при этом оксида. Ответ: m (Мg) = 96 г, m (MgO) = 160г.
22. Чему равны массы цинка и серы, необходимые для получения сульфида цинка массой 485 г? Ответ: m (MgO) = 325 г, m (S) = 160 г.
23. Определите массу хлорида калия, образующегося при взаимодействии хлористого водорода массой 219 г с раствором, содержащим гидроксид калия массой 224 г. Ответ: 298 г.
24. При 25°С и давлении 745 мм Т. Ст. некоторое количество газа занимает объем 152 мл. Вычислить, какой объем займет это же количество газа при нормальных условиях. Ответ: 136,5 мл.
25. Чему равны значения а) относительной плотности хлора по воздуху, б) массы 1 л хлора (при н.у.), в) объема 1 л хлора (при н.у.). Ответ: а) 2,45; б) 3,17 г; в) 0,3 л.
26. При растворении металла массой 0,0548 г в избытке раствора кислоты выделялся водород объемом 50,4 мл (н.у.). Вычислите значение молярной массы эквивалента металла. Ответ: 12,17 г/моль.
27. Вычислить эквивалент и молярную массу эквивалента ортофосфорной кислоты в реакциях: а) с магнием, б) с гидроксидом калия, если при этом образуется кислая соль K2HPO4. Ответ: а) 32,67 г/моль; б) 49 г/моль.
28. При окислении металла массой 8,43 г образовался оксид массой 9,63 г. Вычислите значения молярных масс эквивалентов металла и его оксида. Ответ: 64,2 г/экв.
29. Вычислите значения относительной атомной массы и молярной массы эквивалента некоторого элемента, зная, что массовая доля данного элемента в его оксиде составляет 46,74 % и что на один атом его в оксиде приходится два атома кислорода. Ответ: 28,08 г/моль.
30. Масса 0,327 ·10-3 м3 газа, при 13 оС и давлении 1,04 ·105 Па равна 0,828 ·10-3 кг. Вычислить молярную массу газа. Ответ: 57,8 * 10-3 кг/моль.
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего
Профессионального образования
«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
P.P. Кудаярова, А.К. Мазитова, Ю.И. Михайлюк
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ХИМИИ
для студентов технических вузов
нехимических специальностей
заочной формы обучения
Учебное пособие
Уфа 2006
УДК54(07) ББК24.1я7 К88
Утверждено Редакционно-издательским советом УГНТУ в качестве учебного пособия
Рецензенты:
Кафедра «Охрана окружающей среды и рационального использования природных ресурсов» УГАЭС, зав. кафедрой, доктор хим. наук,
профессор P.P. Хабибуллин
Доцент кафедры неорганической химии БГУ,
канд. хим. наук Р.К. Гайфутдинова
Кудаярова P.P., Мазитова А.К., Михайлюк Ю.И.
К88 Контрольные задания по химии: учеб. пособие. — Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. — 78с.
ISBN 5-7831-0744-1
Учебное пособие содержит контрольные задания по химии. В нём приводятся основные законы химии, формулы для расчётов, а также необходимые справочные данные для решения заданий.
Пособие предназначено для студентов технических вузов нехимических специальностей заочной формы обучения.
УДК54(07) ББК24.1я7
ISBN 5-7831-0744-1 © Уфимский государственный нефтяной
технический университет, 2006 © Кудаярова P.P., Мазитова А.К., Михайлюк Ю.И., 2006
I. Моль. Эквивалентные массы и эквиваленты простых и сложных веществ. Закон эквивалентов
Атом— мельчайшая электронейтральная частица химического элемента, сохраняющая его свойства.
Атомная единица массы (а. е. м.)— 1/12 часть абсолютной массы атома углерода.
Молекула— наименьшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства.
Относительная атомная масса элемента —число, показывающее, во сколько раз масса атома данного элемента больше 1/12 массы атома углерода.
Относительная молекулярная масса вещества —число, показывающее, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1/12 массы атома углерода.
Моль — количество вещества, содержащее столько же частиц (атомов, молекул или других), сколько содержится атомов углерода в 0,012 кг (12 г) углерода.
Моль — количество вещества, содержащее 6,02х 1023молекул, атомов или других частиц.
Число na — 6,02х 1023 моль-1называется постоянной Авогадро.
Абсолютную массу молекулывещества В можно рассчитать по уравнению: тв = Мв /NA, где Мв — молярная масса вещества В.
Эквивалентом элемента (Э) называют такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях.
Эквивалент элемента Э можно вычислить, исходя из его атомной массы А и валентности В по формуле Э = А/В. Например, эквивалент кислорода равен 8, так как валентность кислорода всегда равна двум: Э0 = 16/2 = 8.
Масса 1 эквивалента элемента называется его эквивалентной массой.
Эквиваленты выражаются в молях, а эквивалентные массы — в г/моль.
Эквивалент не является постоянной величиной, а зависит от валентности элемента в том или ином соединении. Например, в соединениях NH3, H2S и НСl эквивалент (Э) и эквивалентная масса (тэ) азота, серы и хлора равны Э(N) — 1/3 моль; Э(S) — 1/2 моль; Э(Сl) = 1 моль и mэ(N)=1/3 х 14 = 4,67 г/моль; mЭ(S)= 1/2 х 32 = 16 г/моль; тЭ(Cl) = 1 х 35,5 = 35,5 г/моль. В соединении SO2 сера четырёхвалентна и её эквивалентная масса равна тэ(S)= 64/4=16 г/моль.
Эквивалент оксида, основания, кислоты и соли:
Эоксида=Mоксида /(число атомов элемента х валентность элемента);
Эоснования = Моснования / кислотность основания;
Экислоты= Мкислоты / основность кислоты;
Эсоли= Мсоли /(число атомов металла х валентность металла), где М— мольная масса соединений.
Например, Э(А12О3) = 102/(2×3) = 17; Э(А1(ОН)3) = 78/3 = 26; Э(Н2S04) = 98/2 = 49; Э(А12(SО4)3) =342 /(2×3) = 57.
Эквивалентный объём вещества— объём, занимаемый при данных условиях 1 эквивалентом вещества.
Закон эквивалентов.Массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам), т. е.
m1 / m2 = Э1 / Э2
1. Выразите в молях: а) 6,02х1021 молекул СО2; б) 1,20х1024 атомов кислорода.
Чему равна молярная масса указанных веществ?
2. Сколько примерно атомов содержится в 0,5 моль углерода?
3. Какое число атомов соответствует 0,25 моль железа?
4. Определите число молекул воды, которое соответствует количеству вещества
10 моль.
5. Вычислите массу вещества, соответствующую 4 моль атомов углерода.
6. Какова масса 0,5 моль молекул воды?
7. Сколько примерно атомов содержит 1 моль молекул углекислого газа?
8. Относительная атомная масса золота 197, плотность его 19,3 г/см3. Определите, какой объём приходится на один атом золота.
9. Какова масса 1,5х 1020 молекул кислорода?
10. В каком количестве хлорида натрия содержится столько же натрия, сколько
его находится в пяти молях сульфата натрия?
11. При полном осуществлении реакции 5 г элемента А с 15 г элемента В
образуется соединение АВ. При реакции 3 г элемента А с 18 г элемента С
образуется соединение АС2. Атомная масса элемента В равна 60. Вычислите
атомную массу элемента С.
12. На восстановление 7,09 г оксида двухвалентного металла требуется 2,24 л
водорода (н. у.). Вычислите эквивалентную массу оксида и эквивалентную
массу металла. Чему равна атомная масса металла?
13. В какой массе NaOH содержится столько же эквивалентов, сколько в 140 г
КОН?
14. Из 1,35 г оксида металла получается 3,15 г его нитрата. Вычислите эквивалентную массу этого металла.
15. Из 1,3 г гидроксида металла получается 2,85 г его сульфата. Вычислите
эквивалентную массу этого металла.
16. Чему равен при н. у. эквивалентный объём водорода? Вычислите эквивалентную массу металла, если на восстановление 1,017 г его оксида израсходовалось 0,28 л водорода (н. у.).
17. Определите эквивалент металла, 7 г гидроксида которого образуют 20,75 г
йодида.
18. Эквивалент двухвалентного элемента равен 12. Вычислите массовую долю
(в %) кислорода в оксиде элемента.
19. Из 3,31 г нитрата металла получается 2,78 г его хлорида. Вычислите
эквивалентную массу этого металла.
20. Вычислите эквивалентную массу серы в соединении, содержащем 5,92%
водорода и 94,08% серы.
21. В каком количестве Сr(ОН)3 содержится столько же эквивалентов, сколько в
174,96 г Mg(OH)2?
22. При сгорании магния массой 6 г образовалось 9,945 г оксида. Чему равна
эквивалентная масса магния?
23. На нейтрализацию кислоты массой 10 г израсходован гидроксид бария
массой 23,4 г. Какова молярная масса эквивалента кислоты?
24. Вычислите молярную массу эквивалента соли меди (II), если он массой 8 г
взаимодействует без остатка с гидроксидом натрия массой 4 г.
25. При разложении оксида металла массой 0,92 г выделился металл массой
0,86 г. Вычислите молярную массу эквивалента металла.
Вариант 94.
№ 5.
В какой массе (г) MgCl2 содержится столько же эквивалентов, сколько в 78 кг Al(OH)3?
Дано:
m Al(OH)3 = 78 кг
Решение:
Найдем эквивалентную массу гидроксида алюминия:
m MgCl2 = ?
Следовательно в 78 кг Al(OH)3 содержится эквивалентов.
Отсюда 5098 эквивалентов MgCl2 составляют 47,5 г/моль?5098 = 242155 г = 242,16 кг
Ответ: 242155 г = 242,16 кг
№ 12.
Напишите электронные формулы атомов и ионов: Mg0, Mg2+.
Решение:
Электронные формулы имеют вид:
Mg0 1s22s22p63s2
Mg2+ 1s22s22p63s0
№ 15.
Какую высшую и низшую степени окисления и почему проявляет фосфор? Составьте формулы соединений этого элемента, отвечающие данным степеням окисления.
Решение:
Высшую степень окисления элемента определяет номер группы периодической системы Д.И. Менделеева, в которой он находится. Низшая степень окисления определяется количеством электронов, которое необходимо присоединить для образования устойчивой восьми электронной оболочки.
Фосфор находится в главной подгруппе V группы и имеют структуру внешнего энергетического уровня P 3s23p33d0.
Высшая степень окисления Р +5: P2O5.
Низшая степень окисления Р ?3: PCl3.
№ 24.
Вычислите тепловой эффект и напишите термодинамическое уравнение реакции горения 1 моля бутана (С4Н10). Сколько теплоты выделится при сгорании 2 м3 бутана (н. у.)?
Решение:
С4Н10 (г) + 6,5 О2 (г) = 4 СО2 (г) + 5Н2О (г) + Q
Используя следствие закона Гесса и стандартные энтальпии образования веществ, определяем энтальпии при протекании реакции:
?H0 = 4 ?H0 CO2 (г) + 5 ?H0 H2O (г) ? ?H0 C4H10 (г) =
4 ? (? 393,51) + 5 ? (? 241,81) + 124,7 = ? 2658,39 кДж/моль
?H0 = ? Q, следовательно, при сгорании 1 моля С4Н10 выделяется 2658,39 кДж теплоты.
В 2 м3 бутана содержится 2 / 22,4 = 0,089 моль.
Количество теплоты при сгорании 0,089 моль составит 0,089 ? 2658,39 = 236,6 кДж.
№ 32.
На сколько градусов следует повысить температуру системы, чтобы скорость протекающей реакции в ней возросла в 39 раз? Температурный коэффициент скорости реакции ? 2,5.
Дано:
v2/v1 = 39
? = 2,5
Решение:
Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Ван-Гоффа
? T = ?
39 = 2,5 ? T / 10
?T/10 = 4,33
?T = 43,3 °С
Ответ: ?T = 43,3 °С
№ 43.
Вычислите молярную, эквивалентную, концентрации и моляльность раствора, если массовая доля NaOH 12%, плотность раствора 1,131 г/мл.
Дано:
? (NaOH) = 12 %
? = 1,131 г/мл
Решение:
;
;
С = ?
Сэ = ?
См = ?
Для NaOH Сэ = С, т.к. Э = 40 г/моль?экв.
Найдем сколько содержится NaOH в 1л раствора:
mв-ва = ?•mр-ра = 0,12•1000 = 120г,
? (NaOH) = m/M = 120/40 = 3моль
mр-ля = mр-ра ? mв-ва = 1000 – 120 = 880 г = 0,88 кг
моль/кг
3,4 моль /кг приходится на 0,88 кг
х моль/кг ? 1 кг
х = 3,4?1 / 0,88 = 3,86 моль/кг.
Ответ: 3,393 моль/л, 3,93 кг?экв./м3, 3,86 моль/кг.
№ 51.
Вычислите рН и рОН раствора иодоводородной кислоты HJ с молярной концентрацией 0,1 моль/л.
Дано:
С (HJ) = 0,1 моль/л
Решение:
pH = – lg [H+] pOH = 14 – pH
pH = – lg 0,1 рН = 1
рН = ?
рОН = ?
pOH = 14 – 1 = 13
Ответ: рН = 1, pOH = 13.
№ 55.
При смешивании растворов K2S и AlCl3 выпадает осадок (какой?). Составьте ионное и молекулярное уравнение реакции.
3 K2S + 2 AlCl3 + 6 H2O = 2 Al(OH)3 v + 3 H2S ^ + 6 KCl
Полное ионное уравнение:
6 K+ + 3 S2- + 2 Al3+ + 6 Cl- + 6 H2O = 2 Al(OH)3 v + 3 H2S ^ + 6 K+ + 6 Cl-
Сокращенное ионное уравнение:
3 S2- + 2 Al3+ + 6 H2O = 2 Al(OH)3 v + 3 H2S ^ + 6 K+ + 6 Cl-
№ 71.
Закончите уравнение ОВР, используя метод электронного баланса; укажите вещества, выполняющие функции окислителя и восстановителя.
Hg + 2 H2SO4 = HgSO4 + SO2 + 2 H2O
Hg0 ? 2 e? > Hg2- окисляется, восстановитель
SO42- + 4 H+ + 2 e? > SO20 + 2 H2O восстанавливается, окислитель
Hg0 + 4 H+ + SO42- > Hg2- + SO20 + 2 H2O
№ 110.
Определите, как изменится ЭДС стандартного гальванического элемента Al | Al3+ || Cr3+ | Cr, если концентрация ионов Al3+ увеличилась на 0,5 моль/л, а концентрация Cr3+ уменьшилась на 0,5 моль/л.
Решение:
(–) Al | Al3+ || Cr3+ | Cr (+) ?0 Al3+/Al = ? 1,66 В ?0 Cr3+/Cr = — 0,74 В
ЭДС рассчитывается как разность электродных потенциалов:
E = ?ок-ля – ?в-ля
E = – 0,74 – (– 1,66) = 0,92 В
По формуле Нернста находим электродные потенциалы при изменившихся концентрациях ионов в растворе:
C'(Al3+) – C0(Al3+) = 0,5 моль/л
В
C0(Cr3+) – C'(Cr3+) = 0,5 моль/л
В
E’ = ?'(Cr3+) – ?'(Al3+) = – 0,22 – (– 0,51) = 0,29 B
?E = 0,92 – 0,29 = 0,63 B
Ответ: ЭДС уменьшится на 0,63 В.
№ 122.
Составьте схему процессов, происходящих на электродах, при электролизе водного раствора CuSO4 на медных электродах. Рассчитайте массу вещества, выделившегося на катоде за 300 с при пропускании через раствор тока силой 3 А.
Дано:
? = 300 с
I = 3 A
Решение:
Электролиз раствора сульфата меди:
(–) K: Cu2+, H2O
(+) A: SO42-, H2O
m в-ва = ?
Катионы металлов Сu2+ ? Au3+ при электролизе полностью восстанавливаются. Следовательно, будут протекать следующие процессы
на катоде: Сu2+ + 2 e- > Cu0
на аноде: 2 H2O ? 4 e- > O2 + 4 H+, так как кислородсодержащие ионы окисляются труднее.
Общее уравнение реакции:
CuSO4 + H2O __электролиз> 2 Cu + 2 H2SO4 + O2
Согласно закону Фарадея , F = 965000 Кл/моль
Находим массу эквивалента меди (II): МЭ (Cu2+) = M / В = 64 / 2 = 37 г/моль,
Ответ: масса выделившейся на катоде меди составила 0,35 г.
№ 130.
Алюминий склепан с медью. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если эти металлы попадут в кислую среду? Составьте схему гальванического элемента, образующегося при этом, и опишите процессы, происходящие на его электродах.
Решение:
При попадании в кислую среду возникнет гальванический элемент:
кислота | (+)Cu, Al(?) | кислота ?0 Al3+/Al = ? 1,66 В ?0 Cu2+/Cu = 0,34 В
Анодом выступает металл с меньшим электродным потенциалом, а катодом с – большим.
Более активный металл – алюминий – будет окисляться, передавая электроны атомам меди и переходить в раствор в виде ионов Al3+, одновременно будет происходить восстановление водорода.
(–) K: 2 H+ + 2 e- > H2
(+) A: Al0 – 3 e- > Al3
+