Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.test.physchem.msu.ru/doc/nchem.doc Дата изменения: Tue Aug 24 13:40:44 2010 Дата индексирования: Sun Apr 10 22:46:06 2016 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: распад тройной системы

Программа курса «Общая и неорганическая химия»,
вопросы и задачи для домашних работ и подготовки к контрольным






для студентов I курса физического отделения
физико-химического факультета









2009 - 2010 учебный год

Рабочая программа курса «Общая и неорганическая химия» для студентов I
курса физико-химического факультета МГУ (отделение физики)


Основные понятия химии

Химический элемент. Простое и сложное химическое вещество. Количество
вещества. Химическая реакция.
Стехиометрические законы. Соединения переменного состава, область
гомогенности. Структурные формулы молекул.


Химические системы, процессы и строение вещества


Элементы химической термодинамики. Химическая система (открытая, закрытая,
изолированная). Стандартные термодинамические условия. Стандартное
состояние вещества. Активность.
Энергетический эффект реакции. Виды энергетического эффекта.
Внутренняя энергия вещества. Энтальпия реакции. Энтальпия образования
вещества. Закон Гесса, его следствия.
Макро- и микроскопическое определение понятия «энтропия». Типичные
процессы, приводящие к увеличению и уменьшению энтропии. Самопроизвольные
процессы в изолированных системах. Свободная энергия Гиббса. Критерии
самопроизвольности протекания процесса в закрытой системе. Зависимость
энергии Гиббса вещества от его активности.
Обратимая химическая реакция. Состояние химического равновесия,
термодинамический и кинетический критерии установления равновесия.
Метастабильное состояние. Константа химического равновесия, ее связь со
свободной энергией Гиббса процесса (термодинамический вывод константы
равновесия). Условия равновесного сосуществования фаз. Гетерогенные
химические равновесия.
Смещение химического равновесия. Принцип Ле Шателье, его
термодинамическое обоснование. Транспортные реакции.

Элементы химической кинетики. Скорость гомогенной и гетерогенной химической
реакции. Основной постулат химической кинетики. Кинетическое уравнение
реакции. Порядок реакции, его экспериментальное определение. Элементарные и
сложные реакции. Молекулярность реакции. Кинетический вывод константы
равновесия.
Температурная зависимость скорости химической реакции. Энергия
активации и энергетический профиль реакции. Уравнение Аррениуса.
Кинетическое обоснование принципа Ле Шателье.
Понятие о механизме сложной реакции. Последовательные и параллельные
реакции. Промежуточные и переходные состояния. Лимитирующая стадия сложной
реакции. Сопряженные реакции.
Радикальные цепные реакции. Реакции с разветвленной цепью.
Катализ (гомогенный и гетерогенный). Катализаторы, промоторы, яды,
ингибиторы. Механизм действия катализаторов и ингибиторов. Автокатализ.
Ферментативный катализ.
Понятие о колебательных реакциях.

Многокомпонентные системы, растворы. Растворы. Компоненты растворов.
Способы выражения концентрации растворов. Растворимость, ее температурная
зависимость. Насыщенный раствор. Сольватация молекул растворенного
вещества.
Диаграмма состояния воды. Тройная точка, критическая точка. Активность
компонентов раствора. Давление насыщенного пара над раствором. Температуры
замерзания и кипения растворов. Осмос.

Равновесия в растворах электролитов. Электролитическая диссоциация и
сольватация ионов в растворе. Термодинамика электролитической диссоциации.
Сильные и слабые электролиты. Константа и степень диссоциации.
Взаимодействие между ионами в растворе, ионная сила раствора.
Коэффициенты активности ионов в растворе. Изотонический коэффициент.
Кислоты, основания, амфотерные гидроксиды. Автопротолиз воды.
Водородный показатель (рН) растворов сильных и слабых кислот и оснований,
его расчет и измерение. Ступенчатая диссоциация. Кислотно-основное
титрование.
Гидролиз катионов и анионов. рН растворов солей. Константа и степень
гидролиза.
Произведение растворимости малорастворимых электролитов, ее
использование для расчета растворимости.

Строение атома и Периодический закон. Атомные орбитали. Квантовые числа.
Распределение плотности вероятности нахождения электронов в атоме. Спин
электрона. Принцип Паули. Правило Хунда. Порядок заполнения атомных
орбиталей электронами. Электронные конфигурации атомов. Валентные уровни и
подуровни.
Современная интерпретация Периодического закона Д. И. Менделеева.
Структура периодической таблицы. Общие закономерности изменения свойств
атомов (размер, энергия ионизации, энергия сродства к электрону,
электроотрицательность) в периодах и группах. Элементы-металлы и элементы-
неметаллы.

Химическая связь. Причины образования молекул и кристаллов из атомов. Метод
электронных пар. Ковалентная связь. Связывание (- и (-типа, кратные связи.
Энергия связи. Полярность связи. Электрические дипольные моменты молекул.
Обменный и донорно-акцепторный механизмы образования ковалентной связи.
Смысл понятия «гибридизация». Резонансные структуры и делокализация.
Неподеленные электронные пары. Число химических связей, образуемых
элементами II периода.
Ковалентные кристаллы.
Ионная связь. Ионные вещества. Размеры ионов.
Металлическая связь, металлические радиусы атомов. Вещества-металлы.
Водородная связь, ее влияние на физические свойства веществ. Силы Ван-
дер-Ваальса, их природа. Молекулярные жидкости и кристаллы.
Многоцентровые связи.
Предсказание геометрической структуры молекул методом Гиллеспи.

Окислительно-восстановительные реакции. Окислители и восстановители,
реакции с их участием. Электродный потенциал, его измерение. Стандартные
электроды (водородный, хлорсеребряный). Уравнение Нернста. Электродвижущая
сила окислительно-восстановительной реакции, ее связь с энергией Гиббса
реакции. Влияние рН среды на ЭДС окислительно-восстановительных реакций.
Влияние образования малорастворимых веществ на ЭДС окислительно-
восстановительных реакций.
Химические источники тока. Топливные элементы. Аккумуляторы.
Коррозия металлов и способы защиты от нее.
Электролиз.


Химия элементов


Водород. Строение атома и молекулы. Методы получения. Химические свойства.
Гидриды металлов и неметаллов. Вода, ее физические и химические свойства.
Структура воды и льда. Применение водорода в промышленности.

Галогены. Строение атомов и молекул. Физические и химические свойства
галогенов. Галогеноводороды. Галогениды металлов и неметаллов.
Кислородсодержащие кислоты галогенов и их соли. Применение галогенов и их
соединений.

Подгруппа кислорода. Кислород, строение атома и молекулы. Физические и
химические свойства кислорода. Озон, его получение и химические свойства.
Образование и распад озона в природе. Оксиды, пероксиды и супероксиды.
Пероксид водорода, его свойства.
Сера. Строение и свойства простого вещества. Сероводород, сульфиды.
Оксиды серы. Сернистая и серная кислоты. Промышленное получение серной
кислоты. Галогениды и оксогалогениды серы.
Краткий обзор химии селена и теллура.

Подгруппа азота. Азот, строение атома и молекулы. Физические и химические
свойства азота. Нитриды. Аммиак, его получение. Оксиды азота. Азотистая и
азотная кислоты, промышленное получение азотной кислоты. Биологическая роль
соединений азота.
Фосфор, строение и свойства простых веществ: красного, белого и
черного фосфора. Фосфиды, фосфин. Оксиды фосфора. Фосфористая кислота. Орто-
, мета- и полифосфорные кислоты. Фосфаты, их растворимость и гидролиз.
Галогениды фосфора. Биологическая роль соединений фосфора.
Краткий обзор химии мышьяка, сурьмы и висмута.

Подгруппа углерода. Углерод, строение атома. Аллотропные модификации
углерода. Активированный уголь. Карбиды. Оксиды углерода. Угольная кислота
и ее соли. Гидролиз карбонатов. Карбонаты в природе. Жесткость воды.
Кремний. Химические свойства простого вещества. Получение
высокочистого кремния. Оксид кремния, кремниевая кислота. Силикаты и
алюмосиликаты. Карборунд.
Краткий обзор химии германия, олова и свинца. Свинцовый аккумулятор.

Бор и алюминий. Бор, борная кислота, бораты. Алюминий, его получение,
свойства и применение. Гидроксид алюминия, его амфотерные свойства.
Гидролиз солей алюминия. Галогениды алюминия. Гидриды бора и алюминия.

Mеталлы IA и IIA подгрупп. Получения и свойства простых веществ,
взаимодействие с неметаллами, водой и кислотами. Оксиды и гидроксиды.
«Диагональное сходство» свойств лития и магния, бериллия и алюминия. Соли:
нитраты, сульфаты, фосфаты, карбонаты.

Переходные металлы. Обзор химических и физических свойств простых веществ.
Особенности химических свойств соединений переходных металлов. Их
типичные степени окисления. Закономерности изменения кислотно-основных и
окислительно-восстановительных свойств соединений переходных металлов с
ростом их степени окисления (на примере Cr, Mn и Fe).
Комплексные соединения переходных металлов. Комплексообразователь,
лиганд, координационное число, моно- и полидентатные лиганды. Устойчивость
комплексных соединений, константа устойчивости.
Влияние комплексообразования на окислительно-восстановительные
свойства ионов переходных металлов. Влияние комплексообразования на
растворимость малорастворимых соединений. Влияние комплексообразования на
химические свойства лигандов.


Учебная литература


1. Гузей Л.С., Кузнецов В.Н., Гузей А.С. Общая химия. - М.: Изд-во
Московского университета, 1999 - 333 с.
2. Практикум по общей химии /под ред. С.Ф. Дунаева. - М.: Изд-во
Московского университета, 2005 - 336 с.
3. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1988 -
639 с.
4. Витинг Л.М., Резницкий Л.А. Задачи и упражнения по общей химии. - М.:
Изд-во Московского университета, 1995 - 221 с.



Задачи и вопросы для домашних работ и подготовки к контрольным



1. Основные законы химии


Табличные данные используются только в тех случаях, когда это необходимо.
Везде, если не оговорено иное, подразумеваются стандартные условия:
25њС и 1 атм.

1.1. Напишите уравнение реакции железа с кислородом, в результате которой
образуется Fe3O4. Вычислите массовую долю (%) железа в составе Fe3O4.

1.2. В минерале содержится (по массе) 40,06% кислорода и 59,94% титана.
Определите химическую формулу минерала.

1.3. При окислении 2,28 г металла получено 3,78 г его оксида. Определите
металл.

1.4. Напишите уравнение реакции растворения магния в избытке соляной
кислоты. Сколько было взято магния, если в результате реакции
образовалось 36 г хлорида магния? Какой объем займет выделившийся водород
при 25њС и давлении 97 кПа? Сколько граммов 10% соляной кислоты
необходимо для растворения этого количества магния?

1.5. Определите, какое вещество и в каком количестве останется в избытке в
результате реакции между 4 г MgO и 11 г HCl.

1.6. При каком давлении 7 г азота займут при температуре 27(С объем 8 л?

1.7. Определите металл, 0,11 г которого вытесняют из раствора соляной
кислоты 40 мл Н2 при 22(С и 101,9 кПа.

1.8. Какой объем 70% раствора серной кислоты (? = 1,622 г/мл) надо взять
для приготовления 1 л ее 10% раствора (? = 1,066 г/мл)?

1.9. К 100 мл раствора хлорида аммония с концентрацией 20% и плотностью
1,06 г/мл добавили 100 мл воды. Какова процентная концентрация
полученного раствора?

1.10. Начальные концентрации веществ, участвующих в протекающей в газовой
фазе реакции
CO + H2O = CO2 + H2,
были равны (моль/л): СCO = 0,3, CH2O = 0,4, CCO2 = 0,05, CH2 = 0. Чему
будут равны концентрации всех веществ в момент, когда прореагирует
половина оксида углерода(II)?
Кислоты и их соли


серная H2SO4 сульфаты Na2SO4, KHSO4


соляная HCl хлориды
CaCl2


азотная HNO3 нитраты NaNO3



азотистая HNO2 нитриты NaNO2




ортофосфорная H3PO4 ортофосфаты Ca3(PO4)2,

Na2HPO4,
KH2PO4



сернистая H2SO3 сульфиты Na2SO3




угольная H2CO3 карбонаты
CaCO3




уксусная CH3COOH ацетаты NaCH3COO



фтороводородная (плавиковая) HF фториды LiF


бромоводородная HBr бромиды MgBr2


иодоводородная HI
иодиды AlI3


сероводородная H2S сульфиды ZnS



2. Термохимия и термодинамика

2.1. Вычислите энтальпию реакции
4KClO3,к = 3KClO4,к + KClк,
если известны тепловые эффекты следующих реакций:
KClO3,к = KClк, + 3/2O2,г +47,5 кДж
KClO4,к = KClк, + 2O2,г +9,4 кДж.

2.2. Рассчитайте стандартную энтальпию реакции
2H2Oг + CH4,г = CO2,г + 4H2,г
по табличным значениям ?fH(298 ее участников.

2.3. По табличным данным вычислите энтальпию реакции
P4O10,к + 6H2Oж = 4H3PO4,р.

2.4. Используя тепловые эффекты реакций
As2O3,к + O2,г = As2O5,к +271 кДж
3As2O3,к + 2O3,г = 3As2O5,к +1096 кДж,
вычислите энтальпию образования озона.

2.5. Вычислите стандартную энтальпию образования азотистой кислоты (в виде
водного раствора), если известны стандартные энтальпии следующих реакций:
?rH(298, кДж
NH4NO2 (р-р) = N2 (г) + 2H2O (ж) -320,0
NH3 (р-р) + HNO2 (р-р) = NH4NO2 (р-р) -37,7
2NH3 (р-р) = N2 (г) + 3H2 (г) +169,8
2H2 (г) + О2 (г)= 2H2O (ж) -571,6

2.6. Вычислите стандартную энтальпию образования пропана (C3H8), если
известны стандартные энтальпии следующих реакций:
?rH(298, кДж
C(к) + О2 (г) = СО2 (г) -393,5
2H2 (г) + O2 (г) = 2H2O (ж) -571,6
C3H8 (г) +5O2 (г) = 3CO2 (г) + 4 H2O (ж) -2219,9

2.7. Вычислите, сколько теплоты выделяется (или поглощается) при
превращении 1 г белого фосфора в красный фосфор, если известны
стандартные энтальпии следующих реакций:
?rH(298, кДж
2Р (красн.) + 3Cl2 (г) = 2PCl3 (г) -524,2
2Р (бел.) + 5Cl2 (г) = 2PCl5 (г) -733,8
PCl3 (г) + Cl2 (г) = PCl5 (г) -87,4

2.8. По табличным термодинамическим данным рассчитайте энтальпии сгорания 1
м3 этана, этилена и ацетилена (во всех случаях продуктами реакции
являются углекислый газ и газообразная вода). Объясните, почему самое
горячее пламя образуется при сгорании ацетилена (именно его и используют
при сварке).

2.9. Предскажите знак стандартной энтропии процесса растворения
сероводорода в воде и вычислите ее величину.
2.10. Предскажите знак стандартной энтропии реакции
NH3,г + HClг = NH4Clк
и рассчитайте ее величину.

2.11. Теплота плавления льда равна 333 Дж/г. Рассчитайте стандартную
энтропию плавления льда. Используя табличные термодинамические данные,
оцените ?fH(298 и S(298 льда.

2.12. По табличным данным вычислите стандартную энергию Гиббса реакции
разложения пероксида водорода при 25њС.
2H2O2,ж = 2H2Oж + O2,г.
Может ли эта реакция протекать самопроизвольно при стандартных состояниях
всех ее участников?

2.13. Рассчитайте стандартную энергию Гиббса реакции
NO2,г > NOг + O2,г
при 250(С. Определите, возможно ли ее самопроизвольное протекание при
стандартных состояниях ее участников.

2.14. Определите, возможно ли самопроизвольное протекание реакции
восстановления оксида железа(III) водородом до свободного металла при
стандартных состояниях ее участников и температуре 800(С.

2.15. При нагревании на воздухе оксид серебра(I) разлагается на серебро и
кислород. Рассчитайте температуру, при которой этот процесс становится
самопроизвольным, если все его участники находятся в стандартном
состоянии.
?fH(298, кДж/моль S(298, Дж/(мольћК).
Ag2O -31,1 121,0
Ag 42,6
Остальные необходимые для решения данные возьмите из таблиц.

2.16. Определите температурные интервалы, в которых являются
самопроизвольными следующие реакции, все участники которых находятся в
своих стандартных состояниях:
а) PbO2,к > PbOк + O2,г
б) N2,г + H2,г > NH3,г
в) N2,г + O2,г > NO2,г
г) H2,г + Cl2,г > HClг

2.17. При изучении протекающей в газовой фазе реакции
H2 + I2 ( 2HI
оказалось, что при некоторой температуре равновесные давления Н2, I2 и HI
равны соответственно 0,09, 0,20 и 1,6 атм. В другом опыте, проведенном
при той же температуре, но при другом составе исходной смеси, равновесные
давления иода и иодистого водорода составили 0,15 и 1,45 атм. Рассчитайте
равновесное давление водорода во втором опыте.

2.18. При температуре 100њС установилось равновесие
СО + Cl2 ( COCl2,
причем равновесная смесь занимает объем 85 л и состоит из 11 г оксида
углерода(II), 38 г хлора и 42 г фосгена (COCl2). Все участники реакции
являются газами. Вычислите константу равновесия при данной температуре.

2.19. Запишите выражение для константы равновесия протекающей в газовой
фазе реакции
2NO2 ( 2NO + O2.
По табличным данным рассчитайте значение этой константы при 520(С.

2.20. По табличным данным вычислите константу равновесия протекающей в
газовой фазе реакции
N2 + 3H2 ( 2NH3
при 400њС. В каком направлении смещено равновесие при данной температуре?

2.21. Вычислите константу равновесия и стандартную энергию Гиббса реакции
SO2 + NO2 = SO3 + NO
при 300њС, если константы равновесия реакций
2SO2 +O2 = 2SO3
и
2NO +O2 = 2NO2
равны соответственно 1,7ћ108 и 5,5ћ102.

2.22. Найдите энтальпию и энтропию реакции
2NO2 = 2NO + O2,
если ее константы равновесия при 600 и 800 К равны соответственно 5,3ћ10-
3 и 1,58.

2.23. Используя табличные термодинамические данные, вычислите давление
насыщенного пара иода над кристаллическим иодом при 25 и 100њС.

2.24. В результате протекания реакции
CaCO3 ( CaO + CO2
при 600єС устанавливается равновесное давление CO2, равное 5ћ10-3 атм.
Рассчитайте, при какой температуре равновесное давление CO2 будет равно 1
атм, если стандартная энтальпия этой реакции равна +178,2 кДж.

2.25. Для протекающей при 800 К в газовой фазе реакции
СО + Н2О ( СО2 + Н2
а) Вычислите константу равновесия.
б) Рассчитайте равновесный состав газовой смеси, если до начала реакции
парциальные давления СО и Н2О были равны 1 атм, а продукты реакции в
системе отсутствовали.

2.26. В каком направлении сместится равновесие реакции, приведенной в
задаче 2.13,
а) при повышении температуры? б) при понижении давления?
в) при добавлении в систему кислорода?

2.27. В каком направлении сместится равновесие реакции, приведенной в
задаче 2.14,
а) при понижении температуры? б) при повышении давления?
в) при добавлении в систему оксида железа?

2.28. Вычислите ?Gњ и ?G реакции
Ba2+р + SO42-р = BaSO4,к
при температуре 25њС, если концентрации ионов и равны 1•10-6. Является
ли при заданных условиях эта реакция самопроизвольной?



3. Растворы


3.1. Рассчитайте молярную и моляльную концентрацию концентрацию 10%
раствора нитрата калия, плотность которого равна 1,06 г/мл. Вычислите
мольную долю растворенного вещества в этом растворе.

3.2. Давление паров воды при 25њС над раствором, содержащим 18 г некоторого
вещества и 90 г воды, равно 3105 Па. Определите молекулярную массу этого
вещества. Давление пара над чистой водой возьмите из таблиц.

3.3. В 100 г воды растворили 12 г глюкозы (С6Н12О6). Какова будет
температура кипения этого раствора, если КВ воды равняется 0,52
(K•кг)/моль?

3.4. При какой температуре замерзнет раствор 50 г глицерина (С3Н8О3) в 250
г воды, если КF воды равна 1,86 (K•кг)/моль?

3.5. Вычислите концентрацию водного раствора сахарозы (С12H22O11),
осмотическое давление которого при 27њС равно 1,56ћ105 Па.

3.6. Вычислите ионную силу 0,01 М раствора сульфата натрия.

3.7. В 1 л раствора содержится 0,005 моль HCl и 0,1 моль NaCl. Рассчитайте
рН раствора без учета и с учетом ионной силы.

3.8. Рассчитайте рН 0,01М раствора гидроксида натрия
а) без учета ионной силы при 25єС,
б) без учета ионной силы при 60єС,
в) с учетом ионной силы при 25єС.

3.9. Рассчитайте рН 10-7 М раствора NaOH при 25?С.

3.10. Рассчитайте рН раствора, получившегося в результате смешения 40 мл
0,1 М раствора азотной кислоты и 60 мл 0,1 М раствора гидроксида калия.

3.11. В 1 л раствора содержится 1,825 г хлороводорода. В 0,5 л этого
раствора растворили 2,85 г твердого гидроксида калия, причем объем
раствора не изменился. Рассчитайте рН получившегося раствора.

3.12. Рассчитайте рН 0,01 М раствора уксусной кислоты и степень ее
диссоциации в этом растворе.

3.13. Напишите уравнение диссоциации аммиака и рассчитайте рН 0,05 М
раствора аммиака и степень его диссоциации в этом растворе.

3.14. рН 0,01 М раствора хлорноватистой кислоты (HClO) равен 4,70.
Рассчитайте степень диссоциации хлорноватистой кислоты в данном растворе,
константу диссоциации и ?G( диссоциации этой кислоты.

3.15. Значение рН 0,1 М раствора некоторого основания равно 11,8.
Определите степень диссоциации этого основания. Рассчитайте его константу
диссоциации и ?G( диссоциации.

3.16. Ступенчатые константы диссоциации сероводородной кислоты равны 5,7?10-
8 и 1,2?10-15.
а) Напишите уравнения диссоциации, соответствующие этим константам.
б) Вычислите полную константу диссоциации, т. е. константу равновесия
процесса
H2S ( S2- + 2H+

3.17. Раствор содержит 0,01 моль/л уксусной кислоты и 0,001 моль/л
хлороводорода. Вычислите степень диссоциации уксусной кислоты и рН
раствора.

3.18. Известно, что раствор, содержащий 0,571 г уксусной кислоты в 100 г
воды, замерзает при -0,181њС, а КF (H2O) = 1,86 (K•кг)/моль. Рассчитайте
изотонический коэффициент этого раствора. Используя рассчитанный
изотонический коэффициент, оцените величину константы диссоциации
уксусной кислоты.

3.19. Напишите уравнение реакции гидролиза ацетат-ионов. Рассчитайте рН 0,1
М раствора ацетата натрия и степень гидролиза ацетат-ионов в этом
растворе.

3.20. Напишите уравнение реакции гидролиза ионов аммония. Вычислите рН 0,02
М раствора хлорида аммония и степень гидролиза ионов аммония в этом
растворе.

3.21. Напишите уравнение гидролиза сульфида натрия по первой ступени. Какая
среда образуется в результате протекания гидролиза? Вычислите
соответствующую константу гидролиза. Рассчитайте степень гидролиза в 0,01
М растворе Na2S.

3.22. pH 0,05 М раствора хлорида некоторого металла равен 3,20. Вычислите
степень гидролиза, а также константу диссоциации гидроксида этого металла
по последней ступени.

3.23. Рассчитайте концентрацию раствора KCN, значение рН которого равно
10,6. Определите равновесные концентрации всех ионов и рассчитайте
степень гидролиза цианид-ионов (CN?) в этом растворе.

3.24. Сколько грамм кристаллического фторида кальция можно растворить
а) в 1 л чистой воды,
б) в 1 л 0,1 М раствора фторида натрия?

3.25. Смешали 100 мл 0,1 М раствора Na2SO4 и 10 мл 0,05 М Ba(NO3)2.
а) Выпадет ли при этом осадок BaSO4?
б) Чему будет равна итоговая равновесная концентрация ионов Ba2+ в
растворе?
3.26. Даны следующие термодинамические данные:
?fHњ298, кДж/моль Sњ298, Дж/(моль K)
CaF2 (крист.) -1220,9 68,4
Ca2+(р-р) -543,1 -56,5
F?(р-р) -331,4 -13,8
а) Рассчитайте по ним ПР фторида кальция при 25єС.
б) Как зависит от температуры растворимость фторида кальция в воде?



Список представлений и понятий, которыми надо владеть на зачете по химии


(зимняя сессия)


Химическое вещество, простые и сложные вещества
Структурные формулы химических веществ
Химическая реакция
Кислоты, основания, оксиды (кислотные и основные), гидроксиды, соли

Атомные орбитали
Порядок заполнения атомных орбиталей
Электронные конфигурации атомов
Энергия ионизации атома, энергия сродства атома к электрону
Электроотрицательность атома
Современная интерпретация Периодического закона Д.И. Менделеева
Элементы-металлы и элементы-неметаллы
Причины образования химической связи
Ковалентная, ионная, металлическая связь
Полярная и неполярная ковалентная связь
Обменный и донорно-акцепторный механизмы образования ковалентной связи
Связывание ?- и ?-типа. Кратные связи
Гибридизация
Резонансные структуры и делокализация
Число химических связей, образуемых элементами II периода
Ковалентные, ионные и металлические радиусы атомов
Силы Ван-дер-Ваальса
Молекулярные, атомные и ионные вещества
Водородные связи
Предсказание геометрии молекул методом ОЭПВО на примере гидридов, оксидов,
галогенидов и оксогалогенидов азота, серы и фосфора.

Стандартные термодинамические условия
Стандартное состояние вещества
Термодинамические системы
Внутренняя энергия вещества
Энтальпия химической реакции
Энтальпия образования вещества
Закон Гесса, его следствия
Макро- и микроскопическое определение понятия "энтропия"
Типичные процессы, в которых энтропия возрастает и убывает
Самопроизвольные процессы в изолированных системах
Самопроизвольные процессы в закрытых системах
Энергия Гиббса
Активность, зависимость энергии Гиббса от активности
Состояние химического равновесия
Константа равновесия
Расчет константы равновесия по термодинамическим данным
Константа равновесия гетерогенных процессов
Температурная зависимость константы равновесия
Принцип Ле Шателье, его термодинамическое обоснование

Диаграмма состояния воды
Тройная точка, критическая точка
Растворы
Способы выражения концентрации растворов
Растворимость, температурная зависимость растворимости
Зависимость давления насыщенного пара над раствором от его состава
Влияние растворенных веществ на диаграмму состояния воды
Температуры замерзания и кипения растворов
Осмос
Разделение компонентов раствора перегонкой
Электролитическая диссоциация
Сольватация ионов в растворе
Ионная сила раствора и ее влияние на активность ионов
Сильные и слабые электролиты (определение и примеры)
Изотонический коэффициент
Константа диссоциации
Степень диссоциации
Диссоциация воды
Водородный показатель
рН растворов сильных и слабых кислот и оснований
Гидролиз солей, константа и степень гидролиза
рН растворов солей
Произведение растворимости малорастворимых сильных электролитов


4. Кинетика

4.1. Для реакции омыления (гидролиза) метилового эфира уксусной кислоты
СН3СООСН3 + Н2О = СН3СООН + СН3ОН
измерена зависимость концентрации реагирующего вещества от времени:
Время, мин. 0 25 75 100 125
Концентрация СН3СООСН3 , моль/л 0,61 0,42 0,21 0,15 0,11
а) Определите среднюю скорость реакции в промежутки времени от 25 до 75 и
от 75 до 125 мин.
б) Определите истинную скорость этой реакции на 25, 75 и 100 мин.

4.2. При реакции A + B = C увеличение концентрации вещества А в 3 раза при
постоянной концентрации вещества B приводит к увеличению скорости реакции
в 4 раза. Определите порядок реакции по веществу А.

4.3. Для реакции
2NO + O2 = 2NO2
измерена зависимость скорости r от концентраций реагирующих веществ C:
С, моль/л
NO 0,010 0,010 0,030
O2 0,010 0,020 0,020
r, моль/(л•с) 0,0025 0,0050 0,045
Определите порядки реакции по NO и O2, запишите кинетическое уравнение
реакции, вычислите ее константу скорости и определите ее размерность.

4.4. При повышении температуры от 20њС до 30њС скорость реакции увеличилась
в 3,4 раза. Вычислите энергию активации этой реакции.

4.5. Энергия активации некоторой реакции равна 100 кДж/моль. Во сколько раз
увеличится скорость этой реакции при повышении температуры от 20њС до
30њС ?

4.6. Энергия активации реакции
2NO + Cl2 = 2NOCl
равна 18,8 кДж/моль. Во сколько раз изменится скорость реакции при
повышении температуры с 60 до 80єС?

4.7. При использовании катализатора (Pt) энергия активации реакции
2SO2 + O2 = 2SO3
уменьшается с 250 до 60 кДж/моль. Во сколько раз применение катализатора
увеличивает скорость реакции, если предэкспоненциальный множитель
остается неизменным?

4.8. Константа скорости термического разложение этана в газовой фазе

С2Н6 = С2Н4 + Н2

при 630њС равна 1,42ћ107 с?1, а энергия ее активации равна 312 кДж/моль.
Чему равен порядок этой реакции? Рассчитайте ее предэкспоненциальный
множитель, а также константу скорости при 550?С.



5. Окислительно-восстановительные реакции


5.1. Методом электронно-ионного баланса уравняйте реакции, протекающие в
водных растворах:
а) HCl + HNO3 > Cl2 + NO + H2O
б) KMnO4 + HCl > KCl + MnCl2 + Cl2 + H2O
в) FeCl3 + KI > FeCl2 + KCl + I2
Определите ?Eњ этих реакций. Могут ли они самопроизвольно протекать при
стандартных условиях и стандартных состояниях реагирующих веществ?

5.2. Рассчитайте ?rGњ и константы равновесия соответствующей реакции из
задания (5.1). Запишите выражения для константы равновесия этой реакции.

5.3 Найдите электродный потенциал процесса
Cr2O72? + 14H+ + 6e? = 2Cr3+ + 7H2O
при pH = 3,5 и стандартных состояниях остальных участников реакции.

5.4. Вычислите электродный потенциал процесса
MnO4? + 2H2O + 3e? = MnO2 + 4OH?
при pH = 8,5 и концентрации перманганат-ионов равной 0,01 моль/л.

5.5. Определите ЭДС реакции (б) из задания 5.1 при рН=3 и стандартных
состояниях остальных реагентов.

5.6. Рассчитайте ЭДС медно-цинкового элемента, если концентрация ионов Cu2+
равна 0,1 моль/л, а концентрация ионов Zn2+ - 0,00001 моль/л.

5.7. В исходном растворе содержалось по 1 моль/л ионов Fe3+ и ионов I?.
Используя результаты решения заданий (5.1,в) и (5.2,в), найдите
концентрации этих ионов после установления равновесия.

5.8. Какой из двух окислителей является более сильным:
а) Au3+ или Co3+;
б) Cl2 или PbO2 (в кислой среде);
в) Cl2 или PbO2 (в щелочной среде)?

5.9. Какое из двух веществ является более сильным востановителем:
а) Zn или Mg;
б) H2 или Pb (в кислой среде)
в) H2 или Pb (в щелочной среде)?

5.10. Стандартный электродный потенциал процесса
AgBr + e? = Ag + Br?
равен +0,07 В, а стандартный электродный потенциал процесса
Ag+ + e? = Ag
равен +0,80 В. Вычислите произведение растворимости AgBr.

5.11. Вычислите электродный потенциал процесса
Ag+ + e? = Ag
в насыщенном растворе AgCl, если стандартный электродный потенциал этого
процесса равен +0,80 В, а произведение растворимости AgCl равно
1,77ћ10?10.



6. Неметаллы


6.1. Составьте схему генезиса кислородсодержащих соединений хлора, т.е. их
получения, исходя из Cl2 и воды. Выпишите соответствующие реакции.

6.2. Составьте схему генезиса оксидов и кислородсодержащих кислот азота,
т.е. их получения, исходя из N2, O2 и воды. Выпишите соответствующие
реакции.

6.3. Напишите реакцию хлора с водой
а) в кислой среде
б) в щелочной среде.
Рассчитайте для этих реакций ЭДС, стандартную энергию Гиббса и константу
равновесия.

6.4. Запишите выражения для констант равновесия реакций из предыдущего
задания. Найдите связь между их значениями, учитывая, что HClO - слабая
кислота и что концентрации H+ и ОН- связаны друг с другом.

6.5. Используя результаты решения заданий (6.3) и (6.4), рассчитайте pH
насыщенного раствора хлора в воде, если парциальное двление газообразного
Cl2 равно 1 атм.

6.6. Уравняйте реакцию, протекающую в водном растворе
H2SO4 + KBr > SO2 + Br2 + K2SO4 + H2O
Вычислите ?Ењ этой реакции. Возможно ли ее протекание при стандартных
состояниях реагирующих веществ?

6.7. Уравняйте реакцию, протекающую в водном растворе
H2S + H2SO3 > S + H2O
Определите ?Ењ этой реакции. Возможно ли ее протекание при стандартных
состояниях реагирующих веществ?

6.8. Уравняйте реакцию, протекающую в водном растворе.
Cr2O72? + HNO2 + H+ > Cr3+ + NO3? + H2O
Рассчитайте ее ЭДС и ?Gњ298. Почему в левой части записана молекула HNO2,
а не анион NO2??

6.9. Рассчитайте электродный потенциал процесса
NO3? + 10H+ + 8e? = NH4+ + 3H2O
при pH=2 и концентрации ионов NO3- и NH4+, равных соответственно 0,01 и
0,5 моль/л.

6.10. Определите pH воды, находящейся при 25њС в равновесии с атмосферным
воздухом, в котором содержится 0,03% (по объему) CO2.

6.11. Рассчитайте рН 0,1 М водного раствора ортосиликата натрия.

6.12. По табличным данным рассчитайте ?Нњ298 диссоциации ортофосфорной
кислоты по I, II и III ступени. Сделайте вывод о том, как зависит
величина ступенчатых констант диссоциации этой кислоты от температуры.

6.13. Объясните, почему среда растворов гидрофосфатов калия и натрия
щелочная, а среда соответствующих дигидрофосфатов кислая. Докажите это,
используя табличные данные и проведя необходимые расчеты.

6.14. Насыщенный при 25њС раствор CaCO3 в воде имеет pH = 9,9. Напишите
уравнения реакций, протекание которых приводит к возникновению щелочной
среды. Определите фактическую растворимость CaCO3 в воде при 25њС,
если ПР(CaCO3) = 3,36ћ10-9.



7. Металлы, комплексные соединения


7.1. Напишите реакции, при помощи которых можно осуществить следующие
цепочки превращений:
а) Mn0 > Mn2+ > Mn(OH)2 > MnO2 > MnO42- > MnO4- > Mn2+
б) Cr0 > Cr2+ > Cr3+ > [Cr(OH)4]- > CrO42- > Cr2O72- > Cr3+ > Cr2+

7.2. Запишите реакции, соответствующие следующей цепочке превращений:
а) кусочек бария сожгли в избытке кислорода;
б) продукт реакции обработали соляной кислотой, затем добавлением NaOH
довели pH раствора до 7;
в) к раствору MnCl2 добавили избыток NaOH;
г) к осадку, полученному в п. (в), прилили раствор, полученный в п. (б).

7.3. Напишите реакции, соответствующие следующей цепочке превращений:
а) через водный раствор гидроксида натрия пропустили избыток углекислого
газа;
б) полученный раствор охладили и отфильтровали выделившийся осадок;
в) отфильтрованный осадок прокалили при 250њС. При этом выделился газ;
г) выделившийся газ пропустили через раствор гидроксида бария;
д) вещество, оставшееся после прокаливания, растворили в минимальном
количестве воды и добавили к влажному гидроксиду кальция.

7.4. Напишите уравнение реакции, протекающей при добавлении
кристаллического K2Cr2O7 к концентрированной соляной кислоте. Рассчитайте
стандартную величину ЭДС этой реакции.

7.5. Укажите среди перечисленных оксидов и гидроксидов а) основные, б)
кислотные, в) амфотерные, г) несолеобразующие:
Mn2O7, Cr(OH)2, Fe2O3, FeO, MnO2, CrO3, Cr(OH)3, Mn(OH)2

7.6. Рассчитайте (E( протекающей в водном растворе реакции
2CrCl2 + 2HCl = 2CrCl3 + H2^.
Является ли эта реакция самопроизвольной? Объясните, почему при
растворении металлического хрома в отсутствии кислорода в соляной кислоте
образуется CrCl2, а не CrCl3.

7.7. Напишите уравнения реакций, иллюстрирующих:
а) основные свойства Cr(OH)2,
б) амфотерные свойства Сr(OH)3,
в) кислотные свойства CrO3.

7.8. Перечислите все устойчивые оксиды железа, хрома и марганца.
Охарактеризуйте их кислотно-основные и окислительно-восстановительные
свойства.

7.9. Раствор содержит 0,01 моль/л ионов Ca2+ и 0,01 моль/л ионов Mg2+. К
нему по каплям добавляют концентрированный NaOH, так что объем раствора
при этом практически не изменяется. При каких значениях рН начнется
осаждение гидроксидов магния и кальция? Сколько процентов от исходного
количества катионов металла, гидроксид которого начнет осаждаться первым,
останется в растворе к тому моменту, когда начнется осаждение гидроксида
другого металла?

7.10. В соединении [Cu(NH3)4]SO4 укажите комплексную частицу, ее заряд,
лиганды, ион-комплексообразователь и его координационное число. Напишите
уравнение реакции образования этой комплексной частицы и выражение для ее
константы устойчивости.

7.11. В воде растворили 0,1 моль [Ag(NH3)2]NO3 и 1 моль NH3. Объем
получившегося раствора составил 1 л.
а) Рассчитайте концентрацию ионов Ag+ в этом растворе.
б) Какую концентрацию хлорид-ионов необходимо создать, чтобы из этого
раствора выпал осадок AgCl?

-----------------------
[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]