Авдеенко А.П. Сборник задач по химии для студентов нехимических специальностей

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНАЯ

АКАДЕМИЯ

А.П.АВДЕЕНКО

СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ХИМИИ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ

НЕХИМИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

РЕКОМЕНДОВАНО

Министерством образования

и науки Украины в качестве

учебного пособия для студентов

высших учебных заведений

КРАМАТОРСК 2003

ББК 24.1

УДК 54

А-18

Рецензенты: Е.И..Гетьман, д.х.н., профессор, заведующий кафедрой

неорганической химии (Донецкий национальный університет);

К.С.Бурмистров, д.х.н., професор (Украинский государственный

химико-технологический университет);

Н.И.Евграфова, к.х.н., доцент кафедры химии и ОТ (Донбасская

государственная машиностроительная академия)

ОДОБРЕНО

Министерством образования и науки

Украины в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных

заведений.

Письмо № 14/18.2-68 от 13.01.2003 г.

РЕКОМЕНДОВАНО

Ученым советом Донбасской

государственной машино-

строительной академии

Протокол № 2 от 31.10.2002 г.

А.П

.Авдеенко

А-18. Сборник задач по химии для студентов нехимических

специальностей. – Краматорск: ДГМА, 2003. - с.

ISBN 5-7763-2068-2

Cодержит перечень терминов, используемых в курсе химии, их

условные обозначения и единицы измерения. Приведены типовые задачи и

упражнения с решениями по каждой теме. Задачи расположены в определенной

последовательности, облегчающей их решение. Применен формульный подход

к выбору метода решения химических задач, апробированный автором с 1977

по 1982 г. в Алжирском национальном институте нефти

, газа и химии.

Предназначен для студентов нехимических специальностей дневной и заочной

форм обучения.

ISBN 5-7763-2068-2

С А.П.Авдеенко, 2003

С ДГМА, 2003

Термины, условные обозначения

Термин

Буквенное

обозначение

Единица измерения,

испольуемая в химии

1 2 3

1. Основные понятия и законы химии. Расчеты по химической

формуле, по уравнению химической реакции, по газовым законам

Абсолютная масса химического

элемента или молекулы вещества Х

(X)

кг, г

Атомная единица массы a.e.м. кг, г

Валентность элемента Х В

Выход по реакции:

теоретический

практический

p,теор

p,пр

доля единицы, %

Газовая постоянная R

Дж/(моль·К),

(атм·л)/(моль·К),

(мм рт.ст.·мл)/(моль·К)

Давление р Па, атм, мм рт.ст.

Масса вещества Х m

кг, г, мг

Молярная масса вещества Х M

кг/моль, г/моль

Молярный объем V

/моль, л/моль

Относительная атомная масса

элемента Х

τ,X

Относительная молекулярная масса

молекулы вещества Х

τ,X

Относительная плотность газа Х по

газу У

Объем V м

, л, мл

Плотность ρ кг/м

, г/л, г/см

, г/мл

Скорость света c км/с, м/с

Содержание элемента Х в

химическом соединении

X(% X)

доля единицы, %

Температура по шкале Цельсия t

Температура по шкале Кельвина

(абсолютная температура)

T K

Число Авогадро N

Число:

молекул вещества Х

атомов элемента Х

ат,Х

мол,Х

Число молей (число молярных масс)

вещества Х

М,Х

(υ

)

моль

1 2 3

Число эквивалентов (число

эквивалентных масс) вещества Х

Э,х

моль

Эквивалентная масса вещества Х или

элемента Х

кг/моль, г/моль

Энергия Е Дж(кДж), кал(ккал),

эВ

Дополнительная информация к

химическому элементу Х:

а – заряд ядра (число протонов)

в – массовое число (сумма

протонов и нейтронов)

с – заряд частиц (может принимать

значения n+, o, n-)

d – индекс, количество атомов в

молекуле

е – степень окисления (может

принимать значения +n, o, -n)

Общая формула химического

соединения:

B,C,D – символы химических

элементов

i, j, k – индексы

Общее выражение уравнения

химической реакции:

A,В,C,D – формулы химических

соединений (A,В – исходные

веще-ства или реактивы; C,D

– про-дукты реакции)

a, b, c, d – стехиометрические

коэффици-енты (число

молекул веще-ства в

уравнении реакции)

aA+bB

cC+dD

2. Строение атома. Периодический закон. Химическая связь

Боровский радиус орбиты а

) м, нм, Å

Волновое число σ м

-1

, см

-1

Гибридная атомная орбиталь q -

Дипольный момент (электрический момент

диполя)

µ Кл·м, D

Длина волны электромагнитных колебаний λ м, см, мк, Å

Длина диполя l

м, нм, Å

Длина связей Х-У l

Х-У

м, нм, Å

1 2 3

Заряд q Кл, ед.зар. CGSE, э.э.з

Заряд электрона q

Кл, ед.зар. CGSE

Ионизационный потенциал элемента Х E

i,X

эВ

Квантовые числа:

главное

орбитальное (азимутальное)

магнитное

спиновое

Ковалентный радиус атома Х r

a,X

м, нм, Å

Количество движения, импульс P (кг·м)/с, (г·м)/с

Константа Ридберга R∞ м

-1

, см

-1

Координационное число к.ч. -

Кратность связи к

св

Константа Планка h Дж·с

Максимальное число электронов на

энергетическом уровне

max,e

Период колебаний T с

Скорость

м/с, км/с

Типы атомных орбиталей s, p, d, f -

Типы молекулярных орбиталей σ, π, δ -

Фундаментальные элементарные частицы:

нейтрон

протон

электрон

Частота электромагнитных колебаний υ c

-1

Электроотрицательность элемента Х ЭО

Энергия ионизации элемента Х Е

i,X

кДж/моль, ккал/моль

Энергия связи Х-У Е

Х-У

кДж/моль, ккал/моль

Энергия сродства к электрону элемента Х Е

ср,Х

кДж/моль, ккал/моль

Эффективный заряд δ э.э.з.

3. Термохимия. Термодинамика. Химическая кинетика и равновесие

Внутренняя энергия U кДж, ккал

Изменение внутренней энергии ∆U кДж, ккал

Изобарно-изотермический потенциал

(энергия Гиббса)

G кДж, ккал

Энергия Гиббса образования вещества Х ∆G

кДж/моль, ккал/моль

Стандартная энергия Гиббса

образования вещества Х

∆G

298,X

кДж/моль, ккал/моль

Энергия Гиббса реакции

∆G

кДж, ккал

Стандартная энергия Гиббса реакции

∆G

298,P

1 2 3

Константы равновесия:

при постоянном объеме (для

равновесных концентраций)

при постоянном давлении (для

равновесных парциальных давлений)

Константа скорости реакции:

прямой

обратной

пр

обр

Работа А кДж, ккал

Скорость реакции

моль/л·с и др.

Температурный коэффициент скорости

реакции

γ -

Энергия активации

акт

кДж/моль, ккал/моль

Энтальпия Н кДж, ккал

Энтальпия образования вещества Х ∆Н

кДж/моль, ккал/моль

Стандартная энтальпия образования

вещества Х

298,Х

кДж/моль, ккал/моль

Энтальпия сгорания вещества Х

сг,Х

кДж/моль, ккал/моль

Стандартная энтальпия сгорания

вещества Х

298,сг,Х

кДж/моль, ккал/моль

Энтальпия химической реакции ∆Н

кДж, ккал

Стандартная энтальпия химической

реакции

∆Н

298,Р

кДж, ккал

Термохимическая теплота реакции Q кДж, ккал

Термодинамическая теплота реакции:

в изобарном процессе

в изохорном процессе

кДж, ккал

Энтропия S Дж/К, кал/К

Энтропия вещества Х S

Дж/(моль·К),

кал/(моль·К)

Стандартная энтропия вещества Х

298,X

Дж/(моль·К),

кал/(моль·К)

Энтропия химической реакции

298,P

Дж/К, кал/К

4. Растворы неэлектролитов

Криоскопическая постоянная

Масса растворенного вещества

в-во

кг,г

Масса растворителя

р-ль

кг, г

Масса раствора

р-р

кг, г

Моляльная концентрация вещества Х

(У моляльный раствор = У

m раствор)

m,X

моль/1000 г р-ль

1 2 3

Мольная доля вещества Х N

доля единицы

Молярная концентрация вещества Х

(У молярный раствор = У м раствор)

или [X]

моль/л

Нормальная концентрация вещества Х

(У нормальный раствор = У н раствор)

н,Х

моль/л

Осмотическое давление

осм

Па, атм, мм рт.ст.

Процентная концентрация вещества Х или

массовая доля вещества Х (У процентный

раствор = У % р-р)

С % %

Размер дисперсных частиц а м, см, мм, Å

Растворимость вещества Х в граммах на

100 г растворителя при температуре,

г/100 г р-ль

Растворимость вещества Х в граммах в 1 л

раствора

m,X

г/л

Растворимость вещества Х в молях в 1 л

раствора

M,X

моль/л

Степень дисперсности D м

-1

, см

-1

Титр раствора T г/мл

Энтальпия растворения

∆Н

раств

кДж/моль, ккал/моль

Энтальпия кристаллической решетки

∆Н

реш

кДж/моль, ккал/моль

Энтальпия сольватации

∆Н

сольв

кДж/моль, ккал/моль

Энтальпия гидратации

∆Н

гидр

кДж/моль, ккал/моль

Эбуллиоскопическая постоянная

5. Растворы электролитов. рН. Гидролиз солей.

Произведение растворимости

Активность (активная концентрация) а моль/л

Водородный показатель рН -

Гидроксильный показатель рОН -

Изотонический коэффициент і -

Ионное произведение воды К

Константа гидролиза вещества Х

h,X

Константа диссоциации вещества Х

д,X

Константа нестойкости комплексного

соединения Х

нест,X

Коэффициент активности f -

Произведение растворимости вещества Х ПР

Степень гидролиза h доля единицы, %

Степень диссоциации α доля единицы, %

1 2 3

Общий вид уравнения электролитической

диссоциации:

- катион; A

- анион

iК

+ jA

Общий вид равновесия насыщенных

растворов малорастворимых веществ

iК

+ jA

осадок раствор

6. Окисление-восстановление. Гальванические элементы.

Электролиз. Коррозия

Восстановленная форма вещества Red -

Окисленная форма вещества Ox -

Время τ с, мин, ч

Выход по току

%, доля

единицы

Деполяризатор D -

Константа Фарадея F Кл/моль

Напряжение разложения:

теоретические

реальное, практическое

разл

разл,теор

разл,пр

Перенапряжение выделения вещества Х

на электроде из материала У

Потенциал разложения на катоде:

теоретический

реальное, практический

разл.теор

разл.пр

Потенциал разложения на аноде:

теоретический

реальный, практический

разл.теор

разл.пр

Сила тока

Степень окисления CO -

Число электронов, участвующих в

электродной реакции

Электродный потенциал (редокс-

потенциал) гальванической пары Ox/Red

Ox/Red

Стандартный электродный потенциал

(редокс-потенциал) гальванической пары

Ox/Red

Ох/Red

Электродвижущая сила ЭДС В

Общая форма записи электродной

(редокс) полуреакции

Ох + ne Red -

1 2 3

Общая форма записи галь-

ванического элемента и

происходящих электрод-

ных процессов на аноде и

на катоде

Общая форма записи

электродных процессов

при электрохимической

коррозии:

Ме – металл

D – деполяризатор

(А) Ме

– ne Me

(K) D + ne D

Абсолютная температура

плавления льда

Н,пл

273,15 К

Атомная единица массы а.е.м. 1 а.е.м =1,66·10

-27

кг

Боровский радиус орбиты а

5,29167·10

-11

Заряд электрона q

1,6021·10

-19

Кл

Ионное произведение воды

при 20

-14

Константа диссоциации

воды при 20

,д

1,8·10

-16

Константа Планка h

6,6256·10

-34

Дж·с

Константа Ридбергера R∞

1,097378·10

-1

Константа Фарадея F

96486,7 Кл·моль

-1

Масса покоя электрона

9,1096·10

-31

кг

5,48593·10

-4

а.е.м.

Молярный объем при

нормальных условиях

22,4135 л·моль

-1

22,4135·10

-3

·моль

-1

Скорость света в вакууме c

2,9979·10

м·с

-1

Универсальная газовая

постоянная

8,31434 Дж·моль

-1

·К

-1

Число Авогадро N

6,022169·10

моль

-1

Ох

/Red

//Red

/Ox

((А) Red

–ne Ox

(K) Ox

+ne Red

Перевод единиц разных систем в единицы СИ

1 атм = 760 мм рт.ст. = 101325 Па

1 эВ (электрон-вольт) = 23,6 ккал/моль

-1

= 96,483 кДж·моль

-1

1 ккал = 4,184 кДж; 1 кДж = 0,239 ккал

1 Кл = 3·10

эл.ст.ед. CGSE; 1 э.э.з = 1,6021·10

-19

Кл

1 D (Дебай) = 3,33·10

-19

Кл·м

1 м = 10

Ǻ¯

Преобразование некоторых кратных и дольных единиц

1 м = 10

-3

км = 10

см = 10

мм = 10

мкм = 10

нм = 10

пм

1 кг = 10 т = 10

г = 10

мк = 10

мкг

1 м

= 10

дм

(10

л) = 10

см

(10

мл)

Греческий алфавит

Αα – альфа, Ββ – бета, Γγ – гамма, ∆δ - дельта, Εε – эпсилон,

Ζζ – дзета, Ηη – эта, Θθ – тета, Ιι – иота, Κκ – каппа,

Λλ – лямбда, Μµ – мю, Νν – ню, Ξξ – кси, Οο – омикрон,

Ππ – пи, Ρρ – ро, Σσ – сигма, Ττ – тау, Υυ – ипсилон,

Φφ – фи, Χχ – хи, Ψψ – пси, Ωω– омега

Таблица растворимости некоторых солей и оснований

К а т и о н

Анион

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

OH¯ Р Р Р Р М М Н Н Н Н

Cl¯ Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р

Р Р Р Р М Р - - Н -

Р Р Р Н Н Н - - Н -

Р Р Р Н М Р Р Р Р Р

Р Р Р Н Н Н Н Н Н Н

Р Р Р Н Н Н - - Н Н

Sio

- Р Р Н Н Н Н Н Н Н

¯ Р Р Р Р Р Р Р Р Р Р

COO Р Р Р Р Р Р М Р Р Р