М.И. ЛЕБЕДЕВА, И.А. АНКУДИМОВА

¦ ИЗДАТЕЛЬСТВО ТГТУ ¦

СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

М.И. ЛЕБЕДЕВА, И.А. АНКУДИМОВА

СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО ХИМИИ

Тамбов Издательство ТГТУ 2006

УДК 54(076.1) ББК Г1я73-1

Л33

Р е ц е н з е н т

Кандидат химических наук, доцент, преподаватель высшей категории Тамбовского областного государственного образовательного учреждения - образовательной школы-интерната "Политехнический лицей-интернат ТГТУ"

Б.И. Исаева

Лебедева М.И., Анкудимова И.А.

Л33 Сборник задач и упражнений по химии. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. 188 с.

Учебное пособие содержит большое число задач и упражнений по основным разделам курса общей и неорганической химии (основные законы и понятия химии, строение атома, химическая связь, термодинамика, химическая кинетика и равновесие, растворы, ОВР, электрохимия). Составлено в соответствии со стандартом по курсу "Химия". В пособии представлены задачи и вопросы, которые необходимы преподавателю, студенту, ученику для более глубокого усвоения основных положений химии и закономерностей протекания химических процессов.

Предназначено для студентов 1 - 2 курсов дневной, заочной форм обучения, изучающих курс "Химия", а также для учащихся средних учебных заведений, которые готовятся к олимпиадам и сдаче единого государственного экзамена (ЕГЭ) по химии.

УДК 54(076.1)

ББК Г1я73-1

ISBN 5-8265-0466-8 © Лебедева М.И., Анкудимова И.А., 2006

© Тамбовский государственный

технический университет (ТГТУ), 2006

Учебное издание

ЛЕБЕДЕВА Мария Ивановна, АНКУДИМОВА Ирина Александровна

СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ ПО

ХИМИИ

Учебное пособие

Редактор В.Н. Митрофанова Инженер по компьютерному макетированию М.Н. Рыжкова

Подписано к печати 29.05.2006. Формат 60 х 84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Типеэ New Roman. Объем: 10,93 усл. печ. л.; 10,85 уч.-изд. л. Тираж 250 экз. С. 303м

Издательско-полиграфический центр Тамбовского государственного технического университета 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

ВВЕДЕНИЕ

В сборнике задач и упражнений по химии представлено большое число задач (более 800) и вопросов, которые необходимы преподавателю, студенту, ученику. Представляется возможным использование решений типовых задач при организации индивидуальной и самостоятельной работы студентов, а также для выполнения контрольных работ студентами-заочниками, что позволит им более глубоко усвоить основные положения химии и закономерности химических процессов.

Составлен с учетом многолетнего научно-педагогического 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 рекомендуется начинать с обязательного анализа решений типовых задач и только потом приступать к самостоятельному решению.

В начале каждой главы представлены методические указания и даны решения типовых задач, которые наглядно демонстрируют, наиболее общие приемы решений. Для удобства проведения расчетов в тексте приведены табличные значения наиболее важных физико-химических величин.

Предназначено для студентов 1 - 2 курсов дневной и заочной форм обучения, изучающих курс "Химия", а также для учащихся средних учебных заведений, которые готовятся к олимпиадам и сдаче единого государственного экзамена (ЕГЭ) по химии.

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 12С. Число структурных единиц, содержащихся в 1 моле вещества ЫА (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 (Мг) - 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 (?о) 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 VQ, а давление - через Ро.

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

Ро / Р1 = V / V, или PV = const. По закону Гей-Люссака при постоянном давлении объем газа изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре (Т):

V / T1 = V / То или V / Т = const. Зависимость между объемом газа, давлением и температурой можно выразить общим уравнением, объединяющим законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

PV / Т = / То, (1.1.1)

где Р и V - давление и объем газа при данной температуре Т; Ро и V,, - 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 152 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:

V, = Р\ПТо / ТРо = 99,3-152-273 / 101,33-298 = 136,5 см3.

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 44,0 г/моль. В 1 моле СО2 содержится 6,02-1023 молекул. 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:

v = 5,25 / 28 = 0,1875 моль, V, = 0,1875-22,4 = 4,20 дм3.

Затем приводим полученный объем к указанным в задаче условиям:

V = Ро^Т / РТо = 101,3-4,20-299 / 98,9-273 = 4,71 дм3.

Задачи

1 Определите число молей, содержащихся в 200 г каждого вещества:

а) HNO3, Al(OH)3, Cr2O3, FeSO4;

б) K2SO4, H3PO4, Fe(OH)2, CaO;

в) Na3PO4, Cu(OH)2, H2CO3; Na2O;

г) NaCl, H2SO4, CoO, Ba(OH)2;

д) K2CO3, Fe(OH)3, H2SO3, ZnO?

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 Выразите в молях:

а) 3,01 -1022 молекул водорода;

б) 2,6-1026 молекул брома;

в) 1,02 -1025 молекул оксида углерода(П);

г) 8,06-1023 молекул оксида азота(11).

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

5 Сравните число молекул кислорода и азота, содержащихся в каждом из этих веществ, взятых массой по 14 г.

6 Сколько молекул содержит:

а) водород объемом 2 см3 (н.у.);

б) кислород объемом 15 см3 (н.у.);

в) хлор объемом 21 см3 (н.у.);

г) оксид азота(Ш) объемом 45 см3 (н.у.)?

7 Сколько молей диоксида углерода находится в воздухе объемом 100 м3 (н.у.), если объемная доля диоксида углерода в воздухе составляет 0,03 %?

8 Определите объем (н.у.), который займут водород, метан, оксид углерода(П), оксид азота(11) и кислород, взятых массой по 1,0 г.

9 Сколько молей содержит любой газ объемом (н. у.):

а) 12 дм3;

б) 346 см3;

в) 1 м3;

г) 28 дм3 (н.у.)?

10 Какой объем (н.у.) займут газы: азот, кислород, оксид углеро-да(1У), оксид углерода(П), массы которых соответственно равны 56, 640, 110, 70 г?

11 Вычислите объем газа (н.у.), если при 91 °С и давлении 98 642 Па газ занимает объем 608 см3.

12 Вычислите объем газа (н.у.), если при 23 °С и давлении 134 250 Па газ занимает объем 757 см3.

13 Вычислите объем газа (н.у.), если при 15 °С и давлении 95 976 Па газ занимает объем 912 см3.

14 При 25 °С и давлении 85 312 Па газ занимает объем 820 см3. Вычислите объем газа (н.у.).

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

16 При 27 °С и давлении 720 мм рт. ст. объем газа равен 5 дм3. Какой объем займет этот газ при 39 °С и давлении 104 кПа?

17 При 7 °С давление газа в закрытом сосуде равно 96,0 кПа. Каким станет давление, если охладить сосуд до -33 °С?

18 Какой объем займет воздух при 0 °С и давлении 93,3 кПа, если при н. у. он занимает объем 773 см3?

19 Какой объем займет кислород при 12 °С и давлении 77,5 кПа, если при н. у. он занимает объем 275 см3?

20 Какой объем займет азот при 110 °С и давлении 45,7 кПа, если при н. у. он занимает объем 185 см3?

21 Рассчитайте массу меди, если в ней содержится электронов массой 1 г (масса электрона составляет 1/1840 а.е.м.).

22 Рассчитайте массы (г):

а) одной молекулы брома;

б) двух атомов кальция;

в) трех молекул фенола;

г) порции гидроксида бария, содержащей 1,806-1023 атомов водо-

рода;

д) порции сульфата калия, содержащей 6,02-1022 атомов кислоро-

да;

е) 0,75 моль гидр