Химия

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Український державний морський технічний університет
ім. адмірала Макарова










ЗБІРНИК ІНДИВІДУАЛЬНИХ ЗАВДАНЬ З ХІМІЇ




Рекомендовано Методичною радою УДМТУ














Миколаїв 2002
УДК 546
Збірник індивідуальних завдань з хімії/ С.Ю.Кельїна, О.І.Лічко, О.Г.Невинський, В.В.Мащенко, Н.В.Кулалаєва, Л.М.Гирля. ( Миколаїв: УДМТУ, 2002. ( с.




Кафедра хімії

Збірник містить завдання з основних розділів курсу загальної хімії, приклади розв’язання завдань, необхідні табличні дані та номери варіантів завдань. Призначено для студентів усіх спеціальностей.

Рецензент В.М.Матвієнко, канд. техн. наук, доц.













( Український державний морський технічний університет, 2002
( Видавництво УДМТУ, 2002
ВСТУП
Мета даного збірника – активізація самостійної роботи студентів з посиленням у ній творчих елементів, розвиток навичок роботи з науковою і довідниковою літературою.
Протягом семестру студент повинен виконати 15 завдань і захистити їх у три етапи відповідно до встановленого графіка. Завдання для індивідуальної роботи видаються кожному студенту на другому робочому тижні семестру при вивченні дисципліни "Хімія". Номери варіантів і завдань наведені в табл.1Д*). Роботи виконуються під керівництвом викладача, який проводить необхідні консультації.
Завдання оформляються на типових аркушах формату А4 або в окремих шкільних зошитах. На титульній сторінці вказуються назва роботи, номер групи, шифр спеціальності, прізвище, ім’я та по батькові студента і викладача, номер варіанта, перелік номерів усіх завдань варіанта. Кожне завдання виконується на окремому аркуші. Записуються повністю номер та умова задачі, якщо необхідно
· скорочені умови, потім розв’язання. Перед виконанням завдання треба вивчити відповідний розділ курсу, ознайомитися з основними зауваженнями, які наводяться в кожному розділі збірника. Слід обов’язково пояснювати закони й положення, які використовувались при розв’язанні. Завдання необхідно розв’язувати поетапно і до кожної математичної дії ставити скорочене запитання. Після розв’язання треба записати повну відповідь.
Захист завдань відбувається на лабораторних заняттях або під час обов’язкових консультацій викладача протягом двох тижнів згідно з графіком. Для захисту студент повинен подати виконане завдання та пояснити його, використовуючи теоретичні довідки.





*) Усі таблиці, що позначені літераю “Д”, наведені в додатку.
1. ГАЗОВІ ЗАКОНИ
При розв’язанні задач цієї теми необхідно вивчити закони ідеальних газів і знати їх формулювання та висновки. Найчастіше використовуються закон Авогадро і його висновки та закон Менделєєва – Клапейрона.
Відносною густиною першого газу за другим (D2) називається відношення мас однакових об’ємів першого й другого газів за однакових умов, тобто
D2 = m1/m2 = nМ1/nМ2 = M1/M2;
M1 = D2/M2. (1)
Рівняння (1) є математичним виразом першого висновку із закону Авогадро. Найчастіше відносна густина визначається за воднем або за повітрям:
М1 = DН2· М(Н2) = 2DН2; М1 = Dпов·Mпов = 29Dпов; (Мпов = 29 г/моль).
За другим висновком один моль будь-якого газу за нормальних умов займає об’єм 22,416 л. Цей об’єм називають молярним об’ємом газу.
Нормальними умовами (0) називаються умови Т0 = 273 К, Р0 = 101325 Па. Параметри стану газу Р, V, Т пов’язані з його масою m і молярною масою М рівнянням стану ідеального газу Менделєєва 13SYMBOL 45 \f "Symbol" \s 1314-15 Клапейрона РV = (m/M)RT, де R 13SYMBOL 45 \f "Symbol" \s 1314-15 універсальна газова стала, яка визначається для 1 моля газу з виразу R = P0V0/T0.
У залежності від використаних одиниць R має різні числові значення:
R = 8,31 Дж/(моль ·К) (одиниця СІ) = 0,0821 л·атм/(моль ·К) =
= 62360 мл(мм рт.ст./(моль ·К) = 1,987 кал/(моль ·К).
При розв’язанні задач усі дані треба обов’язково приводити до одної системи одиниць та окремо наводити розмірності всіх складових розрахункових формул. Значення фундаментальних фізичних сталих наведено в табл.2Д.
Приклад 1. Визначити густину за воднем газової суміші, яка складається з 50 % кисню та 50 % водню за об’ємом.
Розв’язання
1. М (суміші) ( ?
Об’ємна частка дорівнює мольній частці, тому молярну масу суміші можна розрахувати за формулою
М(суміші) = М1х1 + М2х2 = М(О2)·х(О2) + М(Н2) ·х(Н2),
де х(H2) i х(O2) – мольні частки газів у суміші; М (суміші) = 32·0,5 + 2·0,5 = = 17 г/моль.
2. DН2 ( ?
DН2 = М(суміші)/М(Н2) = 17/2 = 8,5.
Відповідь: густина суміші за воднем дорівнює 8,5.
Приклад 2. Визначити молярну масу бензену, якщо маса 600 мл його пари при 87 (С і тиску 83,2 кПа дорівнює 1,30 г.
Розв’язання
Виразимо всі дані в одиницях СІ:
Р = 8,32·103 Па; Т = 273 + 87 = 360 К; V = 6·10(4 м3; m = 1,3·10(3 кг.
1. М(С6Н6) ( ?
Використовуємо закон Менделєєва ( Клапейрона РV = (m/M)·RT, звідки
M = 13 EMBED Equation.3 1415= 78
·10
·3 кг/моль = 78 г/моль,
13EMBED Unknown1415
Відповідь: молярна маса бензену дорівнює 78 г/моль.

Задачі
Маса 87
·10–6 м3 пари при 62 (С і тиску 1,01
·105 Па дорівнює 0,24
·10–3 кг. Визначити молярну масу та масу однієї молекули речовини.
Відносна густина газу за повітрям 1,52. Визначити об’єм 5,5 г цього газу за н.у. Обчислити число молекул у знайденому об’ємі та масу однієї молекули. Визначити об’єм 5,5 г цього газу при 17 (С і Р = 98 кПа.
Гарячий розчин калій гідроксиду реагує з хлором згідно з рівнянням 3Cl2 + 6KOH ( 5KCl + KСlO3 + 3H2O. Визначити масу КОН, яка потрібна для взаємодії з 0,8 м3 хлору при 7 (С і 98 кПа. Скільки кілограмів KСlO3 утворюється при цьому?
При розчиненні в сульфатній кислоті 10 г сплаву цинку з алюмінієм виділилось 5,2 л водню при 25 (С і тиску 920 мм рт.ст. Визначити склад сплаву у відсотках.
При обробці натрій гідроксидом деякої кількості сплаву алюмінію з кальцієм виділилось 11,2 л водню за н.у. При взаємодії такої ж кількості сплаву з гідроген хлоридом виділилось 14 л водню. Визначити склад сплаву у відсотках.
Частина SO2, що викидається в атмосферу, перетворюється в сульфатну кислоту. Визначити кількість кислоти, яка утворюється з 5,6 моля SO2 та 1 моля О2 (кількість води не обмежена). Реакція описується рівнянням 2SO2 + O2 + 2H2O ( 2H2SO4.
Металевий цинк занурили в розчин плюмбум нітрату, при цьому виділилось 10,4 г свинцю, а маса цинку зменшилась на 3,3 г. Визначити кількість молів кожної з речовин, які брали участь у реакції.
Після вибуху 200 мл суміші водню та кисню і приведення її до нормальних умов залишилось ще 20 мл газу, що підтримує горіння. Визначити об’ємні частки газів у складі вихідної суміші. Усі об’єми виміряні за нормальних умов.
Визначити масу кальцію, яка прореагувала з водою, якщо об’єм водню, що виділився при 25 (С і 99,3 кПа, дорівнює 480 мл.
Скільки літрів водню при 12 (С і 102,6 кПа виділиться при взаємодії 1 кг цинку з хлоридною кислотою?
Манган (IV) оксид втрачає при прожарюванні кисень, утворюючи Mn3O4. Який обєм кисню при 32 (С і 111,4 кПа виділиться з 0,5 кг MnO2?
Із 3 г суміші CaCO3 і MgCO3 одержано 760 мл СО2 (при 20 (С та 100 кПа). Визначити кількісне співвідношення CaCO3 і MgCO3 в суміші.
Визначити об(єм кисню, потрібний для одержання 8,1 т ZnO згідно з реакцією 2ZnS + 3O2 ( 2ZnO + 2SO2 при t = 35 (С, Р = 1,0 кПа.
Аналіз газу показав, що сполука містить 5,9 % Гідрогену та 94,1 % Сульфуру. Маса одного літра цього газу складає 1,52 г (н.у.). Визначити, який це газ.
Розрахувати масу 2,24 л (н.у.) карбон (IV) оксиду. Скільки це складає молів та молекул?
При обробці 19 г суміші натрій карбонату та натрій гідроген карбонату гідроген хлоридом виділилось 5,06 мл газу (при температурі 27 (С і тиску 740 мм рт.ст.). Скільки молів карбонату і гідроген карбонату було у вихідній суміші?
Визначити масу, кількість молів і молекул, які містяться у 2,24 л водню за н.у.
Скільки літрів водню (при 12 (С та 102,6 кПа) утворилось при взаємодії 10 г магнію з хлоридною кислотою?
Яке число молекул містить 0,01 моля кисню, 0,05 моля атомів кисню та 0,25 моля сульфур (ІV) оксиду?
Суміш мідних і магнієвих ошурок масою 1,5 г обробили надлишком хлоридної кислоти. У результаті реакції виділився водень об’ємом 560 мл (н.у.). Визначити масову частку міді в суміші.
Обчислити масу 50 л газової суміші, яка складається з 60 % карбон (IV) оксиду та 40 % водню, при 740 мм рт.ст. та 20 (С.
У результаті озонування кисню відбулося зменшення об’єму на 5 мл (н.у.). Який об’єм кисню було взято для реакції? Скільки мілілітрів озону утворилось?
Сполука містить удвічі більше атомів Гідрогену, ніж Карбону. Густина сполуки за воднем становить 14. Знайти формулу сполуки.
Маса 87 мл пари при температурі 62 (С і тиску 758 мм рт.ст. дорівнює 0,24 г. Визначити молярну масу речовини.
Знайти густину суміші водню, кисню та гелію за воднем і повітрям. Суміш містить 50 % гелію та 20 % кисню за об’ємом.
При хлоруванні метану СН4 утворилося 250 мл пари хлороформу СНСl3 при температурі 90 (С і тиску 760 мм рт.ст. Знайти об’єм хлору (н.у.), необхідний для реакції.
Які з наведених газів важчі за повітря: H2S; CO; H2; Cl2; NO2? Визначити їх відносну густину за азотом.
Скільки молів містить у собі 1 м3 будь-якого газу за н.у.? Визначити масу 1 м3 повітря.
Яка маса 250 л хлору за н.у.? Визначити його густину за повітрям і воднем.
При 10 (С і тиску 101,33 кПа об’єм газу дорівнює 1 л. Визначити об’єм газу при тій же температурі та тиску 253,3 кПа.
У скільки разів молекула карбон (IV) оксиду важча за молекулу водню, а молекула сульфур (ІV) оксиду важча за молекулу карбон (IV) оксиду?
Знайти об’єм амоніаку, для одержання якого було взято 1650 л водню при температурі 450 (С і тиску 50662,5 Па.
Визначити тиск у балоні об’ємом 20 л, де знаходиться 160 г кисню при температурі 27 (С.
Який об’єм за н.у. займають 5,38
·1022 молекул ідеального газу?
Маємо 250 л газу при 27 (С і тиску 8 атм. При якому тиску об’єм газу буде дорівнювати 1 м3 (t = 0 (С)?
При згорянні 4,3 г вуглеводню утворилось 13,2 г СО2. Густина пари вуглеводню за воднем дорівнює 43. Вивести молекулярну формулу речовини.
За н.у. 0,5 л деякого газу має масу 0,3805 г, а маса 0,25 л кисню за тих же умов становить 0,3572 г. Розрахувати молярну масу газу, виходячи з густини за киснем.
За н.у. 500 мл газу мають масу 1,806 г. Знайти його густину за повітрям і молярну масу.
Густина газу за повітрям дорівнює 2,45. Визначити масу 1 л газу.
При деякій температурі густина пари сірки за азотом дорівнює 9,143. Із скількох атомів складається молекула сірки при цій температурі?
Густина пари цинку за воднем при 1400 (С приблизно дорівнює 33. Який склад молекули цинку в парі?
При деякій температурі густина пари сірки за азотом дорівнює 9,143. Яка густина пари сірки за повітрям?
Маса 87·10–6 м3 пари при 62 (С і тиску 1,01·105 Па дорівнює 0,24
·10–3 кг. Визначити молярну масу речовини.
Розрахувати молярну масу ацетону, якщо маса 500 мл його пари при 87 (С і тиску 96 кПа (720 мм рт.ст.) дорівнює 0,93 г.
Розрахувати густину за воднем і масу за н.у. 1 л нітроген (IV) оксиду.
Об’єм пари 0,2
·10–3 кг речовини при 17 (С і тиску 101747 Па дорівнює 48
·10–6 м3. Розрахувати молярну масу речовини.
Масова частка Карбону в молекулі вуглеводню дорівнює 85,7 %. Густина речовини за повітрям 1,45. Визначити молекулярну формулу сполуки.
Сполука має в два рази більше атомів Гідрогену, ніж Карбону. Густина її за воднем 28. Визначити формулу сполуки.
Визначити формулу органічної речовини, яка містить 51,89 % Карбону, 9,73 % Гідрогену і 38,38 % Хлору. Відносна густина її пари за повітрям дорівнює 3,19.
При спалюванні 10 г речовини утворилось 27,5 г СО2 і 22,5 г Н2О. Відносна густина речовини за киснем дорівнює 0,5. Визначити формулу речовини.

2. СТЕХІОМЕТРИЧНІ ЗАКОНИ
Цей розділ містить задачі, в яких використовується закон еквівалентів, згідно з яким маси реагуючих сполук пропорційні молярним масам їх еквівалентів. Цей закон виконується тільки для речовини з молекулярною будовою, тому далі будемо вважати, що в усіх випадках маємо молекулярну структуру речовин. Хімічним еквівалентом (еквівалентом) речовини (Е) називають таку її кількість, яка поєднується з одним молем атомів Гідрогену або заміщає таку ж кількість атомів Гідрогену в хімічних реакціях. Розмірність еквівалента – моль. Молярною масою еквівалента речовини (МЕ) називається маса одного еквівалента речовини. Розмірність еквівалентної маси – г/моль.
Для молекулярних сполук закон еквівалентів виражається співвідношенням
де m1 i m2 – маси реагуючих речовин, МЕ1 і МЕ2 – їх еквівалентні маси.
Еквівалент і молярну масу еквівалента елемента можна визначити за складом його сполуки з іншим елементом, еквівалент якого відомий. Ці характеристики речовини залежать від реакції, в якій вона бере участь.
У деяких випадках користуються значенням еквівалентного об’єму, тобто об(єму, який займає за даних умов один еквівалент газової речовини. Так, еквівалентний об’єм водню за н.у. VE (H2) дорівнює 11,2 л/моль (тому що 1 моль атомів Н складає 0,5 моля Н2, а 1 моль Н2 займає об’єм 22,4 л), кисню – 5,6 л/моль.
Приклад. При згорянні 5,4 г тривалентного металу утворилося 10,2 г оксиду. Визначити, який це метал.
Розв’язання
1. m(О) в оксиді ( ?
m(О) = m(oкс) ( m(Ме) = 10,2 ( 5,4 = 4,8 г.
МЕ(Ме) ( ?
Молярна маса еквіваленту Оксигену дорівнює 8 г/моль. Згідно з законом еквівалентів складемо рівняння
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 = 9 г/моль.
2. А(Ме) ( ?
МЕ(Ме) = А(Ме)/n13 EMBED Equation.3 1415 А(Ме) = МЕ(Ме)
·n = 9
·3 = 27 г/моль; Ме ( Аl.
Відповідь: невідомий метал ( алюміній.

Задачі
Хлорид алюмінію містить 20,2 % металу. Визначити еквівалент Алюмінію, якщо молярна маса еквіваленту Хлору 35,5 г/моль.
При згорянні 2 г магнію утворилось 3,315 г магній оксиду. Визначити еквівалент Магнію.
В оксиді Плюмбуму міститься 7,18 % Оксигену. Визначити молярну масу еквівалента Плюмбуму.
При взаємодії 2 г двовалентного металу з кислотою утворюється 1,12 л водню за н.у. Визначити метал.
При окисненні 8,71 г металу одержано 9,71 г його оксиду. Визначити молярну масу еквівалента металу.
Визначити відношення між еквівалентними масами Сульфуру в таких сполуках: SO2, SO3, H2S.
Сполука металу з галогеном містить 64,5 % галогену, оксид цього металу містить 15,4 % Оксигену. Визначити молярну масу еквівалента галогену.
Для нейтралізації 2,45 г кислоти витрачається 2,0 г NaOH. Визначити молярну масу еквівалента кислоти.
Для спалювання 0,5 г металу потрібно 0,23 л кисню (н.у.). Який це метал, якщо його валентність дорівнює двом?
Яка маса сульфатної кислоти потрібна для нейтралізації калій гідроксиду масою 112 г?
Визначити молярну масу еквівалента металу, якщо його сульфід містить 52 % металу, а молярна маса еквіваленту Сульфуру дорівнює 16 г/моль.
Один грам невідомого металу реагує з 1,78 г Сульфуру або з 8,89 г Брому. Визначити еквівалентні маси Брому і металу, якщо еквівалент Сульфуру дорівнює 0,5 моля.
Одна й та ж кількість металу реагує з 0,2 г кисню і з 3,173 г одного з галогенів. Визначити молярну масу еквівалента галогену.
1,6 г кальцію і 2,615 г цинку реагують з кислотою та утворюють однакову кількість водню. Визначити молярну масу еквівалента та еквівалент Цинку.
При розкладенні 0,4638 г оксиду металу одержано 0,4316 г металу. Визначити молярну масу еквівалента металу.
Карбон (ІV) оксид складається з 27,27 % Карбону і 72,73 % Оксигену. Визначити еквівалент Карбону.
Визначити молярну масу еквівалента металу, якщо 0,34 кг цього металу витісняють з кислоти 59,94
·10–3 м3 водню при 0 (С і тиску 94643 Па.
Скільки літрів водню (н.у.) потрібно для відновлення 112 г оксиду металу, який містить 71,43 % металу? Яка молярна маса еквіваленту металу?
13,07 г двовалентного металу витісняють 4,48 л (н.у.) водню. Визначити молярну масу еквівалента та еквівалент металу.
Визначити молярну масу еквівалента елемента, 0,5 г якого витіснили 189 мл водню при 21 (С та 760 мм рт.ст.
Оксид (ІV) силіцію містить 53,3 % Оксигену. Визначити молярну масу еквівалента силіцію.
Елемент утворює кисневу сполуку, яка містить 31,58 % Оксигену. Визначити атомну масу цього елемента, якщо в даному оксиді він тривалентний.
Який об’єм за н.у. займає один еквівалент Гідрогену? Один грам двовалентного металу витісняє 0,921 л водню. Визначити еквівалент та молярну масу еквівалента металу.
Двовалентний метал масою 1,37 г при взаємодії з кислотою утворив 0,5 л водню при 18 (С і 760 мм рт.ст. Визначити молярну масу еквівалента та еквівалент металу.
При взаємодії 3,24 г тривалентного металу з кислотою виділяється 4,03 л водню (н.у.). Визначити еквівалент та атомну масу металу.
Визначити еквівалент двовалентного металу, якщо із 48,15·10–3 кг його оксиду можна одержати 88,65·10–3 кг його нітрату.
На відновлення 3,557 г оксиду металу необхідно 560 мл водню (н.у.). Визначити молярну масу еквівалента металу та його оксиду.
Яка маса металу прореагувала з кислотою, якщо при цьому виділилось 250 мл водню (н.у.)? Молярна маса еквіваленту металу 9,00 г/моль.
Визначити еквівалент Ванадію, якщо 2,73 г його оксиду містять 1,53 г металу.
Який об’єм за н.у. займає еквівалент Оксигену? Для згоряння 0,5 г металу потрібно 0,23 л кисню (н.у.). Який це метал, якщо його валентність дорівнює двом?
Для нейтралізації 1,00 г Са(ОН)2 необхідно 0,9664 г HCl, еквівалент якої дорівнює одному молю. Визначити еквівалент Са(ОН)2.
При прожарюванні 2 г металу одержано 2,539 г оксиду. Визначити молярну масу еквівалента металу.
0,18 г металу реагують з 84 мл кисню (н.у.). Визначити еквівалентні маси металу та його оксиду.
Деяка кількість металу реагує з 0,0312 г кисню або з 0,3125 г одного з галогенів. Визначити молярну масу еквівалента цього галогену.
Елемент утворює з воднем сполуку, яка містить 3,85 % водню. Визначити молярну масу еквівалента елемента.
Зразок металу, молярна маса еквіваленту якого дорівнює 29,355 г/моль, при взаємодії з кислотою утворює 105 мл водню (н.у.). Визначити масу металу.
Визначити молярну масу еквівалента лугу, якщо 0,20 г його взаємодіють з 0,271 г ферум хлориду, молярна маса еквіваленту якого 54,08 г/моль.
Один оксид Мангану містить 22,56 % Оксигену, а другий – 50,50 %. Визначити еквіваленти Мангану в цих оксидах і скласти їх формули.
При відновленні 1,252 г оксиду металу одержано 1 г металу. Визначити еквівалентні маси металу та оксиду металу.
Визначити молярну масу еквівалента солі, якщо 0,60 г цієї солі прореагували з 0,42 г лугу, молярна маса еквіваленту якого 56,10 г/моль.
0,075 г металу витісняють з розчину нікелевої солі 0,1835 г нікелю, а з розчину кислоти – 70 мл водню (н.у.). Визначити молярну масу еквівалента металу та еквівалент нікелю.
При відновленні воднем 1,34 г оксиду металу утворилось 0,324 г Н2О. Визначити молярну масу еквівалента металу.
При відновленні 1,2 г оксиду металу воднем утворилось 0,27 г Н2О. Визначити еквівалентні маси металу й оксиду.
1 г чотиривалентного елемента сполучається з 0,27 г кисню. Визначити елемент.
При окисненні 16,74 г двовалентного металу утворилось 21,54 г оксиду. Визначити еквіваленти металу і його оксиду.
Для утворення 0,547 г хлориду використано 0,432 г металу. Визначити молярну масу еквівалента металу, якщо еквівалент хлориду дорівнює одному молю.
Речовина містить 39 % Сульфуру, еквівалент якого 0,5 моля, та Арсен. Визначити еквівалент Арсену. Скласти формулу цієї сполуки.
При окисненні 16,74 г двовалентного металу утворилось 21,54 г оксиду. Визначити еквівалент та молярну масу еквівалента металу.
0,493 г хлориду металу після обробки аргентум нітратом утворили 0,861 г AgCl. Визначити молярну масу еквівалента металу.
Елемент утворює водневу сполуку, яка містить 8,9 % Гідрогену. Визначити еквівалентну та атомну маси металу.

3. ТЕРМОХІМІЯ ТА ЕЛЕМЕНТИ ХІМІЧНОЇ ТЕРМОДИНАМІКИ
Розв’язання задач із розділу "Термохімія" потребує засвоєння першого закону термодинаміки (для ізольованої системи 13SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15U = 0; для закритої системи Q = U + A) і закону Гесса та його висновків.
Тепловий ефект реакцій, які відбуваються при сталому тиску або при сталому об’ємі, а також при сталій температурі, не залежить від числа проміжних стадій, а визначається лише початковим і кінцевим станами системи.
Рівняння реакцій, в яких указуються агрегатний стан чи кристалічна модифікація хімічних сполук, а також числове значення теплових ефектів, називаються термохімічними. Якщо теплота в реакції виділяється (реакція екзотермічна), то 13SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н < 0; якщо теплота поглинається (реакція ендотермічна), то
·Н > 0.
Теплові ефекти реакцій можна розрахувати, використовуючи наступні висновки.
1. Тепловий ефект реакції дорівнює різниці між сумою теплот утворення продуктів реакції та сумою теплот утворення вихідних речовин:

·Н0реак =
·(
·Н0утв)прод –
·(
·Н0утв)вих.реч.
2. Тепловий ефект реакції дорівнює різниці між сумою теплот згоряння вихідних речовин і сумою теплот згоряння продуктів реакції:

·H0реак =
·(
·H0згор)вих.реч 13SYMBOL 45 \f "Symbol" \s 1614-15 13SYMBOL 83 \f "Symbol" \s 1614S15(13SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1614D15H0згор)прод.
Значення термодинамічних функцій деяких речовин надаються в табл.3Д.
Приклад 1. Реакції згоряння етану відповідає термохімічне рівняння
С2Н6(г.) + 3,5О2(г.) 13SYMBOL 174 \f "Symbol" \s 1314®15 2СО2(г.) + 3Н2О(р.); 13SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0реак = 13SYMBOL 45 \f "Symbol" \s 1314-151559,9 кДж.
Визначити теплоту утворення етану, якщо відома теплота утворення СО2(г.) і Н2О(р.) (13SYMBOL 45 \f "Symbol" \s 1314-15393,5 кДж/моль, 13SYMBOL 45 \f "Symbol" \s 1314-15285,84 кДж/моль).
Розв’язання
13SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0реак = 13SYMBOL 83 \f "Symbol" \s 1314S15(13SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0утв)прод 13SYMBOL 45 \f "Symbol" \s 1314-15 13SYMBOL 83 \f "Symbol" \s 1314S15(13SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0утв)вих.реч =
= 213SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0(СО2) + 313SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0(Н2О) – 13SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0(С2Н6) – 3,513SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0(О2).
О2 – проста речовина, тому 13SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0(О2) = 0.
Тоді 13SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0(С2Н6) = 213SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0(СО2) + 313SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0(Н2О) 13SYMBOL 45 \f "Symbol" \s 1314-15 13SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0реак = 2(13SYMBOL 45 \f "Symbol" \s 1314-15393,5) + +3(13SYMBOL 45 \f "Symbol" \s 1314-15285,8) + 1559,9 = 13SYMBOL 45 \f "Symbol" \s 1314-1584,64 кДж/моль.
Відповідь: теплота утворення етану дорівнює 13SYMBOL 45 \f "Symbol" \s 1314-1584,64 кДж/моль.
Термодинамічні функції (H0, S0 (ентропія), (G0 (зміна енергії Гіббса), (F0 (зміна енергії Гельмгольца) використовуються при розв’язуванні питань про термодинамічну можливість перебігу певних процесів, визначення теплот і температур фазових перетворень, умов початку процесів.
Приклад 2. Розрахувати (G0реак системи PbO2(тв.) + Pb(тв.) ( 2PbO(тв.) на підставі значень (Н0реак і (S0реак реагуючих речовин і визначити можливість цієї реакції за стандартних умов.
Розв’язання
Використовуємо табличні дані теплот утворення та ентропій відповідних речовин.
(Н0реак = 13SYMBOL 83 \f "Symbol" \s 1314S15(13SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0утв)прод 13SYMBOL 45 \f "Symbol" \s 1314-15 13SYMBOL 83 \f "Symbol" \s 1314S15(13SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 1314D15Н0утв)вих.реч;
(S0реак = 13SYMBOL 83 \f "Symbol" \s 1314S15(S0утв)прод 13SYMBOL 45 \f "Symbol" \s 1314-15 13SYMBOL 83 \f "Symbol" \s 1314S15(S0утв)вих.реч;
(Н0реак = 2(Н0(PbO) ( (Н0(PbO2);
(Н0реак = 2((219,3)
· (
·276,6) = (162 кДж/моль;
(S0реак = 2S0(PbO) ( S0(PbO2) ( S0(Pb);
(S0реак = 2·66,1 ( 76,4 ( 64,8 = (9 Дж/(моль
·К) = (0,009 кДж/(моль
·К);
(G0реак = (Н0реак ( Т(S0реак;
(G0реак = (162 ( 298((0,009) = (162 + 298
·0,009 = (159,32 кДж/моль;
(G0реак < 0, тому реакція при Т = 298 К можлива.
Відповідь: (G0реак = (159,32 кДж/моль; за стандартних умов ця реакція можлива.
Задачі
Що називається теплотою утворення (ентальпією) хімічної сполуки? Розрахувати, який об’єм азоту, приведений до нормальних умов, взаємодіяв з воднем при утворенні амоніаку, якщо при цьому виділилося 18,45 кДж теплоти.
Визначити теплоту, що виділяється при нейтралізації 100 л амоніаку (н.у.) сульфатною кислотою 2NH3(г.) + H2SO4(розч.) ( (NH4)2SO4(кр.).
Використовуючи теплоти утворення води і водяної пари, розрахувати теплоту випаровування води.
При згорянні газоподібного метану СН4 утворюються СО2 і Н2О(р.). Написати термохімічне рівняння цієї реакції, розрахувати її тепловий ефект.
Скільки теплоти виділяється при спалюванні 20 л етену, який взято за н.у., якщо теплоти утворення СО2(г.), Н2О(р.) і С2Н4(г.) дорівнюють відповідно (393,5; (286,2 та 57,12 кДж/моль?
Тепловий ефект реакції згоряння моля рідкого бензену з утворенням пари води і карбон (ІV) оксиду дорівнює –3135,58 кДж. Написати термохімічне рівняння цієї реакції, розрахувати теплоту утворення С6Н6(р.).
При взаємодії газоподібних метану і гідроген сульфіду утворюються CS2(г.) та Н2. Написати термохімічне рівняння цієї реакції, розрахувати її тепловий ефект.
Теплота утворення карбон (ІV) оксиду (393,5 кДж/моль, а карбон (ІІ) оксиду (110 кДж
·моль. Скільки теплоти виділяється при згорянні 112 л СО?
Розрахувати теплоту утворення н-бутану по енергії зв(язку за реакцією 4С (графіт) + 5Н2(г.) ( С4Н10(г.), якщо Езв (С–С) = 525,0 кДж/моль, Езв (Н–Н) = 435,9 кДж/моль, Езв (С–Н) = 411,3 кДж/моль.
Кристалічний амоній хлорид утворюється при взаємодії газоподібних NH3 і HCl. Написати термохімічне рівняння цієї реакції, розрахувати її тепловий ефект. Скільки теплоти виділиться, якщо в реакції було використано 10 л амоніаку в перерахунку на нормальні умови?
Відновлення Fe2O3 воднем відбувається згідно з рівнянням
Fe2O3(кр.) + 3H2(г.) ( 2Fe(кр.) + 3H2O(г.); (Н0реак = 96,61 кДж. Чи можлива ця реакція за стандартних умов, якщо зміна ентропії (S0реак = 0,1387 кДж/(моль
·К)? При якій температурі почнеться відновлення Fe2O3?
Утворення гідроген сульфіду з простих речовин відбувається згідно з рівнянням: H2(г.) + S(ромб.) ( H2S(г.); (Н0реак =
·20,15 кДж. Використовуючи значення S0 відповідних речовин, визначити (S0 і (G0 для цієї реакції. Чи можливе утворення H2S із простих речовин за стандартних умов?
Визначити (G0 реакції, що відбувається згідно з рівнянням
4NH3(г.) + 5O2(г.) ( 4NO(г.) + 6H2O(р.). Виконати розрахунки, використовуючи стандартні теплоти утворення та абсолютні стандартні ентропії відповідних речовин. Чи можлива ця реакція за стандартних умов?
Розрахувати (G0 реакції, що відбувається згідно з рівнянням CO(г.) + H2O(р.) ( CO2(г.) + H2(г.), використовуючи стандартні теплоти утворення та абсолютні стандартні ентропії відповідних речовин. Чи можлива ця реакція за стандартних умов?
Чим можна пояснити, що за стандартних умов неможлива екзотермічна реакція, що відбувається згідно з рівнянням H2(г.) + CO2(г.) ( CO(г.) + H2O(рід.); (Н0реак =
·2,85 кДж? Зробити висновок, враховуючи знак зміни ентропії. Визначити (G0 цієї реакції, використовуючи тепловий ефект реакції та абсолютні стандартні ентропії відповідних речовин.
Розрахувати (G0 реакції, що відбувається згідно з рівнянням CO2(г.) + 4H2(г.) ( CН4(г.) + 2H2О(р.), використовуючи стандартні теплоти утворення та абсолютні стандартні ентропії відповідних речовин. Чи можлива ця реакція за стандартних умов?
Розрахувати зміну ентропії внаслідок реакції утворення амоніаку з азоту та водню. При розрахунках використовувати S0 відповідних газів. Чим можна пояснити, що (S0реак ( 0?
Зменшиться чи збільшиться ентропія при перетворенні: а) води в пару; б) графіту в алмаз? Чому? Визначити для кожного процесу (S0. Зробити висновок про кількісну зміну ентропії при фазових та алотропічних перетвореннях.
Визначити зміну ентропії для реакції, що відбувається згідно з рівняннями: 2СН4(г.) ( С2Н2(г.) + 3Н2(г.); С(графіт) + О2(г.) ( СО2(г.); N2(г.) + 3H2(г.) ( 2NH3(г.). Чому в цих реакціях (S0реак має такі значення: > 0; < 0;
· 0?
Визначити (G0 реакції, що відбувається згідно з рівнянням
4NH3(г.) + 5O2(г.) ( 4NO(г.) + 6H2O(г.). Виконати розрахунки, використовуючи стандартні ентропії відповідних речовин. Чи можлива ця реакція за стандартних умов?
Визначити стандартну теплоту утворення карбон сульфіду CS2, якщо відомо, що тепловий ефект реакції CS2(г.) + 3O2(г.) ( CO2(г.) + 2SO2(г.) дорівнює
·1075 кДж.
Розрахувати величину (G0реак визначити напрямок самовільних процесів за стандартних умов: 8Al(кр.) + 3Fe3O4(кр.) ( 9Fe(кр.) + 4Al2O3(кр.);
Pb(кр.) + CuO(кр.) ( PbO(кр.) + Cu(кр.); NiO(кр.) + Pb(кр.) ( Ni(кр.) + PbO(кр.).
З утворенням Н2О(г.) спалені рівні об’єми водню та ацетилену, взяті за однакових умов. В якому випадку і в скільки разів виділиться більше теплоти?
При сполученні 21 г заліза із сіркою виділилось 36,54 кДж теплоти. Визначити стандартну теплоту утворення ферум (ІІ) сульфіду.
Визначити зміну ентропії у процесі випаровування 250 г води при 25 (С, якщо молярна теплота випаровування води дорівнює 44,08 кДж/моль.
Визначити, які з реакцій відбуваються самовільно і є екзотермічними: NiO(кр.) + Pb(кр.) ( Ni(кр.) + PbO(кр.); N2O4(г.) ( 2NO2(г.);
3H2(г.) + N2(г.) ( 2NH3(г.). Відповідь підтвердити розрахунками.
Розрахувати (G0 системи PbO2(кр.) + Pb(кр.) ( 2PbO(кр.) з використанням (Н0 і S0 реагуючих речовин; визначити, чи можлива ця реакція.
Порівняти (Н0 реакцій відновлення ферум (III) оксиду різними відновниками: Fe2O3(кр.) + 3H2(г.) ( 2Fe(кр.) + 3H2O(г.);
Fe2O3(кр.) + 3C(гр.) ( 2Fe(кр.) + 3CO2(г.);
Fe2O3(кр.) + 3CO(г.) ( 2Fe(кр.) + 3CO2(г.).
Розрахувати тепловий ефект реакції 0,5Na2O(кр.) + 0,5H2O(р.) ( NaOH (кр.), якщо відомі стандартні ентальпії утворення речовин.
Визначити тепловий ефект реакції 0,5N2(г.) + 0,5O2(г.) ( NO(г.), використовуючи (G0 і S0 реагуючих речовин.
Розрахувати значення (G0 реакції відновлення заліза
FeO(кр.) + C(графіт) ( Fe(кр.) + CO(г.). Чи можлива ця реакція за стандартних умов?
Тепловий ефект реакції SO2(г.) + 2H2S(г.) ( 3S(ромб.) + 2H2O(р.) дорівнює –234,50 кДж. Визначити стандартну теплоту утворення H2S.
Пряма чи зворотна реакція відбуватиметься за стандартних умов у системі СН4(г.) + СО2(г.) ( 2СО(г.) + 2Н2(г.)? Відповідь підтвердити розрахунками (G0.
Визначити зміну ентропії для реакцій, що відбуваються за стандартних умов згідно з рівняннями: N2(г.) + 3H2(г.) ( 2NH3(г.); C(графіт) + O2(г.) ( CO2(г.).
Ендотермічна реакція взаємодії метану з карбон (ІV) оксидом відбувається згідно з рівнянням CH4(г.) + CO2(г.) ( 2CO(г.) + 2H2(г.); (Н0реак = 247 кДж. При якій температурі почнеться ця реакція?
При якій температурі наступить рівновага в системі
4HCl(г.) + O2(г.) ( 2H2O(г.) + 2Cl2(г.); (Н0реак =
·114,4 кДж? При яких температурах кисень буде більш сильним окисником, ніж Cl2?
Хімічна реакція відбувається згідно з рівнянням
NH3(г.) + HCl(г.) ( NH4Cl(кр.). Скільки теплоти виділиться за н.у., якщо в реакції було використано 10 л амоніаку?
Визначити температуру, при якій почнеться дисоціація фосфор пентахлориду за реакцією PCl5(г.) ( PCl3(г.) + Cl2(г.); (Н0реак =
·18,4 кДж.
Розрахувати, скільки літрів азоту, приведеного до н.у., взаємодіяло в реакції з воднем при утворенні амоніаку, якщо (Н0реак =
·18,4 кДж.
При взаємодії трьох молів N2О з амоніаком утворюються азот і пара води та виділяється 377,8 кДж теплоти. Написати термохімічне рівняння цієї реакції і розрахувати стандартну ентальпію утворення N2О.
При взаємодії 6,3 г заліза з сіркою виділилось 11,31 кДж теплоти. Розрахувати теплоту утворення ферум (ІІ) сульфіду FeS за стандартних умов.
Скільки теплоти виділиться при згорянні 165 л (н.у.) ацетилену С2Н2, якщо продуктами згоряння є карбон (ІV) оксид і пара води?
При взаємодії газоподібних гідроген сульфіду та карбон (ІV) оксиду утворюються пара води і карбон (ІV) сульфід СS2(г.). Написати термохімічне рівняння цієї реакції, визначити тепловий ефект за стандартних умов.
Визначити теплоту утворення купрум (ІІ) оксиду, якщо при відновленні вугіллям його 40 г виділяється СО і поглинається 10,92 кДж теплоти; (Н0реак(СО) =
·110 кДж
·моль.
При згорянні газоподібного амоніаку утворюються пара води і нітроген (ІІ) оксид. Скільки теплоти виділиться при цій реакції, якщо одержано 44,6 л NО (н.у.)?
Використовуючи (Н0реак і (S0реак відповідних речовин, визначити (G0реак хімічної реакції, що відбувається згідно з рівнянням.
С2Н4(г.) + 2О2(г.) ( 2СО(г.) + 2Н2О(р.). Чи можлива ця реакція за стандартних умов?
Визначити, яка кількість теплоти виділиться за стандартних умов при відновленні ферум (ІІІ) оксиду з алюмінієм, якщо було одержано 335,1 г заліза.
Чи можливий самовільний перебіг хімічної реакції:
NH3(г.) + HCl(г.) ( NH4Cl(кр.) за стандартних умов? Відповідь обґрунтувати відповідними розрахунками.
Реакція згоряння ацетилену відбувається згідно з рівнянням
С2Н2(г.) + 2,5О2(г.) ( 2СО2(г.) + Н2О(р.). Розрахувати (G0 цієї реакції та пояснити зменшення ентропії системи.
Які з перелічених оксидів: СaO, ZnO, Al2O3 ( можуть бути відновлені воднем до металу за стандартних умов? Відповідь підтвердити розрахунками (G0 процесів.

4. БУДОВА АТОМІВ І ХІМІЧНИЙ ЗВ’ЯЗОК
У задачах № 151(200 згідно з табл.1 для хімічних елементів із зазначеними порядковими номерами дати характеристику будови атомів та оцінку природи хімічних зв’язків у деяких їхніх сполуках відповідно до встановленого нижче завдання.
1. Навести назву хімічного елемента (із зазначенням символу, заряду ядра та відносної атомної маси), охарактеризувати його положення в Періодичній системі та класифікувати відповідно до металів чи неметалів.
2. Написати повні електронні формули атома:
а) у стабільному (основному) стані; б) у першому збудженому стані.
3. Побудувати схеми розподілу електронів зовнішнього енергетичного рівня по квантових комірках для атома: а) у стабільному стані; б) у першому збудженому стані. Указати число електронних пар, неспарених електронів, вільних орбіталей на підрівнях цього рівня.
4. Охарактеризувати квантовими числами електрони енергетичного підрівня, що добудовується. Указати, до якого з сімейств (s-, p-, d-, f-сімейство) належить даний елемент.
5. Написати електронну формулу одного з найбільш стабільних одноатомних іонів даного елемента.
6. Розрахувати відносну електронегативність атома, використовуючи дані про його спорідненість до електрона і потенціал іонізації (табл.4Д). У розрахунках електронегативність Літію взяти рівною 268 кДж/моль.
Таблиця 1. Номери задач і порядкові номери елементів
Номер
задачі
Порядкові
номери
елементів
Номер
задачі
Порядкові
номери
елементів
Номер
задачі
Порядкові
номери
елементів


















3, 79
5, 57
6, 72
7, 73
8, 74
9, 75
10, 78
11, 79
12, 56
13, 81
14, 82
15, 83
16, 84
17, 85
35, 86
19, 87
20, 59

















21, 89
22, 72
23, 60
24, 61
25, 65
26, 68
27, 77
28, 71
29, 55
30, 56
31, 81
32, 82
33, 83
34, 84
35, 85
36, 53


















45, 77
46, 78
37, 90
38, 91
39, 92
40, 72
41, 73
42, 74
43, 75
44, 76
47, 79
48, 80
49, 81
50, 82
51, 83
52, 84
53, 85


7. Визначити різницю електронегативностей атомів і на підставі даних (табл.5Д) оцінити характер зв’язку (ковалентний чи іонний) у найбільш ста-більних сполуках даного елемента з Оксигеном, а також з Гідрогеном (якщо розглянутий елемент є неметалом) або з Хлором (якщо елемент – метал).
У розрахунках відносні електронегативності Оксигену, Хлору і Гідрогену взяти відповідно рівними 3,5; 3,0 та 2,1.
Приклад. Для хімічних елементів з порядковими номерами 4 і 80 надати характеристику будови атомів та оцінку природи хімічних зв’язків у деяких їхніх сполуках згідно з завданням.
Розв’язання
1. Під порядковими номерами 4 і 80 у Періодичній системі знаходяться:
Берилій, 4Ве, заряд ядра +4, відносна атомна маса 9,012, розташований у 2-му періоді, II групі, головній підгрупі, метал;
Меркурій, 80Нg, заряд ядра +80, відносна атомна маса 200,59, розташований у 6-му періоді, II групі, побічній підгрупі, метал.
2. Електронні формули атомів такі:
для Берилію: а) у стабільному стані 4Ве ( 1s22s2; б) у збудженому стані (коли в атомі, що одержав додаткову енергію, відбувається "роз’єднання" 2s-електронів і перехід одного з них на вільну 2p-орбіталь) 4Ве* ( 1s22s12p1;
для Меркурію: а) у стабільному стані
80Нg ( 1s22s22р63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s2;
б) у збудженому стані
80Нg* ( 1s22s22р63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s16p1.
3. Схеми розподілу електронів зовнішнього енергетичного рівня по квантових комірках, що відповідають електронним формулам, наступні:
для Берилію: а) у стабільному стані: б) у збудженому стані:
2s2 2p0 2s1 2p1
[4Ве]
· ; ; [4Ве*]
· ;
для Меркурію: а) у стабільному стані: б) у збудженому стані:
6s2 6p0 6d0 6s1 6p1 6d0
. ; ; .
[80Hg]
· [80Hg*] –
Кількість електронних пар, неспарених електронів і вільних орбіталей на зовнішньому рівні атомів у стабільному стані та їх зміна при переході у збуджений стан наведені в табл.2.
Таблиця 2. Характеристики електронного стану атомів
Стан атома
Стан зовнішнього рівня


Наявність
електронних
пар
Наявність
неспарних
електронів
Наявність
вільних
орбіталей

а) стабільний:
Ве
Hg

1
1

немає
немає

3 орбіталі
8 орбіталей

б) збуджений:
Ве*
Hg*

немає
немає

2
2

2 орбіталі
7 орбіталей

4. Берилій належить до s-елементів, у нього заповнюється 2s-підрівень. Меркурій належить до d-елементів, у нього доповнюється 5d-підрівень. Електрони підрівня, що добудовується, характеризуються наборами значень квантових чисел, указаних у табл.3.
Таблиця 3. Характеристика електронів квантовими числами
Назва елемента
Номер електрона
Квантові числа



n
l
m
s

Ве (2s2)

1
2
2
2
0
0
0
0
+1/2

·1/2

Hg (5d10)








1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2

·2

·1
0
+1
+2

·2

·1
0
+1
+2
+1/2
+1/2
+1/2
+1/2
+1/2

·1/2

·1/2

·1/2

·1/2

·1/2

5. Електронні формули найбільш стабільних іонів такі:
Ве2+ ( 1s22s0; Нg2+ ( [54Хе] 4f145d106s0.
6. Електронегативність (Х) елемента характеризує здатність його атома приєднувати електрони при утворенні хімічного зв’язку. За формулою Маллікена її визначають як арифметичну півсуму енергії іонізації (I) та спорідненості до електрона (Е), тобто ( = 0,5(І + Е).
У табл.4Д знаходимо необхідні значення спорідненості до електрона 18 кДж/моль (Ве), 18 кДж/моль (Нg) і потенціалу іонізації 9,32 еВ (Ве), 10,44 еВ (Hg).
Енергія іонізації моля атомів чисельно дорівнює добутку його потенціалу іонізації, вираженого в Дж (1 еВ = 1,602
·10
·19 Дж), на число Авогадро. Звідси
ІBe = 9,32
·1,602
·10
·19
·6,02
·1023 = 899,5 кДж/моль;
ІHg = 10,44
·1,602
·10
·19
·6,02
·1023 = 1007,1 кДж/моль;
XВе = 13 EMBED Equation.3 1415[899,5 + (
·18)] = 440,8 кДж/моль;
ХHg = 13 EMBED Equation.3 1415[1007,1 + (
·18)] = 494,6 кДж/моль.
За одиницю електронегативності беруть електронегативність Літію (XLi = 268 кДж/моль); враховуючи це, визначимо відносні електронегативності (() елементів:
(Ве = 13 EMBED Equation.3 1415 (Hg = 13 EMBED Equation.3 1415.
7. Берилій і Меркурій
· метали, тому для них характерне утворення стабільних сполук з неметалами Оксигеном і Хлором.
Для визначення характеру хімічного зв’язку Ме
·О і Ме
·Cl треба знайти різницю відносних електронегативностей (() атомів, що утворюють відповідний зв’язок, за формулою (( = (1
· (2, де (1
· значення відносної електро-негативності для більш електронегативного елемента; (2
· для менш електро-негативного елемента.
(((Ве–О) = (О – (Ве = 3,5
· 1,6 = 1,9; (((Ве–Сl) = (СI – (Ве = 3,0
· 1,6 = 1,4;
(((Нg–О) = (О – (Hg = 3,5
· 1,9 = 1,6; (((Нg–Cl) = (Cl – (Hg = 3,0
· 1,9 = 1,1.
Для оцінки ступеня іонності зв’язку необхідно порівняти розрахункові дані зі шкалою (див. табл.5Д). З порівняння випливає, що зв’язок у берилій (II) оксиді іонно-ковалентний (ступінь іонності понад 50 %), в інших сполуках (HgCl2, BeCl2 і HgO) полярний ковалентний. Ступінь полярності зростає в цьому ряду відповідно від 20 до 40 %.

5. КОМПЛЕКСНІ СПОЛУКИ
При підготовці до розв’язування задач цієї теми треба вивчити теорію координаційних сполук, уміти визначати комплексоутворювач, його заряд і координаційне число, ліганд, заряд комплексного іона, знати різницю в будові центрального атома й ліганду. Необхідно вивчити особливості процесів дисоціації комплексних сполук і комплексних іонів та їхні характеристики. Треба вміти поясняти будову комплексу і визначати його геометричну конфігурацію, використовуючи метод валентних зв’язків.
Приклад 1. Записати формули п’яти координаційних сполук, які складаються з Со3+, Сl(, NH3, Na+.
Розв’язання
Із цих іонів комплексоутворювачем може бути тільки Со3+, оскільки лише цей іон має вільні електронні орбіталі. Його координаційне число дорівнює шести. Лігандами можуть бути Сl– та NH3, тому що ці частинки мають неподільні електронні пари. Формули координаційних сполук такі: [Co(NH3)6]Cl3, [Co(NH3)4Cl2]Cl, Na3[CoCl6], Na2[CoCl5(NH3)], [Co(NH3)3Сl3].
Приклад 2. Визначити концентрацію Ag+ в 0,005 М розчині К[Ag(CN)2], який містить також 0,01 моля КCN в 1 л розчину.
Розв’язання
Дисоціація комплексу відбувається за рівнянням [Ag(CN)2]– 13SYMBOL 171 \f "Symbol" \s 1314«15 Ag+ + 2CN(. У присутності надлишку іонів CN–, утворених унаслідок дисоціації КСN, рівновага зміщується в бік недисоційованого комплексу, і кількістю CN(, утворених при дисоціації [Ag(CN)2]–, можна нехтувати. Тоді 13SYMBOL 91 \f "Symbol" \s 1314[15CN–13SYMBOL 93 \f "Symbol" \s 1314]15 = 13SYMBOL 91 \f "Symbol" \s 1314[15КСN13SYMBOL 93 \f "Symbol" \s 1314]15 = = 0,01 моль/л.
З тієї ж причини можна припустити, що [Ag(CN)2]( = 0,05 моль/л, звідси
Кнест 13 EMBED Equation.3 1415 = 10(21; 13EMBED Unknown1415
Відповідь: концентрація іонів Ag + дорівнює 5·10(19 моль/л.
Задачі
У задачах № 201–220 визначити комплексоутворювач і ліганди, координаційне число і ступінь окиснення комплексоутворювача, заряд комплексного іона. Для наведених сполук записати рівняння двох типів дисоціації і вираз для константи нестійкості. Для першої сполуки пояснити будову з точки зору методу валентних зв’язків і визначити геометричну конфігурацію комплексу.
201. K3[Fe(CN)6]; [Pt(NH3)6]Cl4; [Ca(H2O)6]Cl2; Ag2[HgI4].
202. [Cr(H2O)6]Cl6; K4[Fe(CN)6]; K2[PtCl6]; [Co(NH3)5Br]SO4.
203. [Pt(NH3)6]Cl2; Na3[Ag(S2O3)2]; [Fe(H2O)6]Cl3; [Cr(H2O)(NH3)4OH]Br2.
204. K2[Cu(CN)4]; [Cr(H2O)5Cl]Cl; [Ag(NH3)2]Cl; [Co(NH3)6]Cl2.
205. K[AuCl4]; [Co(NH3)5Br]SO4; [Cd(H2O)6]Cl2; [Pt(NH3)4Cl]Cl2.
206. [Cо(H2O)6]SO4; [Cd(NH3)6]Br2; [Pt(NH3)3Cl3]Cl; [Cr(H2O)5Cl]Cl.
207. [Cr(H2O)6]F3; Ca2[Fe(CN)6]; K2[Mo(CN)6]; K[Au(CNS)4](OH)2.
208. K3[Co(NH3)6]; Ba[Pt(CN)6]; K2[Cd(CN)
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
У задачах № 221–236 із наведених частин (табл.4) визначити комплексоутворювач і ліганди та скласти формули трьох координаційних сполук. Для цих сполук записати рівняння двох типів дисоціації і вираз для константи нестійкості. Значення можливих координаційних чисел для комплексоутворювачів взяти із [4, с.20].
Таблиця 4. Завдання для розв’язання задач № 221–236
Номер
задачі
Частинки
Номер
задачі
Частинки

221
Ni2+, CN–, Cl–, Na+
229
Zn2+, CNS–, H2O, K+

222
K+, Pt+4, Cl–, NH3
230
K+, Al3+, Cl–, H2O

223
Cu2+, H2O, SO42–, Na+
231
Со2+, H2O, Cl–, Na+

224
Fe2+, NH3, Br–, K+
232
Pb2+, H2O, Br–, Na+

225
Ag+, NH3, Cl–, H2O
233
Pt+4, H2O, Cl–, Na+

226
Cr+3, H2O, Cl–, Na+
234
Cd2+, CNS–, Cl–, Na+

227
Bi3+, H2O, NO32–, Na+
235
Co3+, H2O, OH–, Na+

228
Fe3+, H2O, Br–, K+
236
Sn2+, OH–, H2O, K+


Є комплексна сіль складу Ва(СN)2·Сu(CNS)2. При дії розчину Н2SO4 весь барій осаджується у вигляді BaSO4. Написати координаційну формулу сполуки. Яка маса комплексної солі міститься у розчині, якщо в реакції взяли участь 0,125 л 0,25 н. розчину H2SO4? Написати реакції двох типів дисоціації для цієї комплексної сполуки і вираз для константи нестійкості.
Є комплексна сіль складу PtCl4·6NH3. При дії розчину AgNO3 хлор повністю осаджується у вигляді AgCl. Написати координаційну формулу сполуки. Яка маса комплексної солі міститься у розчині, якщо в реакції взяла участь 0,01 л 0,02 н. розчину AgNO3? Написати реакції двох типів дисоціації для цієї комплексної сполуки і вираз для константи нестійкості.
Емпірична формула солі CrCl3·5H2O. Координаційне число хрому дорівнює шести. Всі молекули води знаходяться у внутрішній сфері. Визначити, який об’єм 0,1 н. розчину AgNO3 необхідний для осадження хлору з 200 мл 0,01 М розчину комплексної солі. Написати реакції двох типів дисоціації для цієї комплексної сполуки і вираз для константи нестійкості.
До розчину, який містить 23,25 г комплексної солі СоСl3·4NH3, додали надлишок розчину AgNO3. Маса осадженого AgCl дорівнювала 14,35 г. Визначити координаційну формулу сполуки. Написати реакції двох типів дисоціації для цієї комплексної сполуки і вираз для константи нестійкості.
Визначити концентрацію іонів кадмію в 0,1 М розчині K2[Cd(CN)4], який містить також 6,5 г/л KCN; Кнест [Cd(CN)4]2– = 7,66·10–18. Пояснити дисоціацію комплексної сполуки.
Яка маса іонів срібла міститься в 0,5 л 0,1 М розчину Na3[Ag(S2O3)2], в якому також є 0,1 моль/л Na3S2O3; Кнест [Ag(S2O3)2]3– = 1,00·10–18? Пояснити дисоціацію комплексної сполуки.
На осадження іонів Br– з розчину комплексної солі [Cr(H2O)6]Br2 витрачено 0,025 л розчину аргентум нітрату з масовою часткою AgNO3, рівною 10 % (( = 1088 кг/м3). Яка маса комплексної солі міститься у розчині? Пояснити дисоціацію комплексної сполуки і написати вираз для константи нестійкості.
Визначити концентрацію іонів срібла в 0,1 М розчині [Ag(NH3)2]Cl, якщо константа нестійкості комплексного іона дорівнює 5,89·10–8. Розчин солі містить ще 5 г/л NH3. Пояснити дисоціацію комплексної сполуки.
Константа нестійкості іона [CdI4]2– складає 7,94·10–7. Визначити концент-рацію іонів кадмію в 0,1 М розчині K2[CdI4], який містить також 0,1 моля КІ в 1 л розчину. Кнест [CdI4]2– = 1,74·10–7. Пояснити дисоціацію комплексної сполуки.
Константа нестійкості іона [AlF6]3– дорівнює 1,45·10–20. Яка маса іонів алюмінію міститься в 0,25 л 0,24 н. розчину Na3[AlF6], в якому також є 2,5 г KF? Пояснити дисоціацію комплексної сполуки і будову комплексного іона з точки зору методу валентних зв’язків.
Константа нестійкості іона [Zn(OH)4]2– при 25 (С дорівнює 7,08·10–14. Розрахувати (G0 процесу [Zn(OH)4]2– ( Zn2+ + 4OH– і показати, яка реакція відбувається самовільно. Пояснити дисоціацію і будову комплексного іона з точки зору методу валентних зв’язків.
Зміна енергії Гіббса для процесу [Cu(CN)2]2– ( Cu2+ + 2CN– при 25 (С дорівнює 137 кДж/моль. Визначити константу нестійкості комплексного іона. Пояснити дисоціацію і будову комплексного іона з точки зору методу валентних зв’язків.
Визначити концентрацію іонів срібла в 0,01 М розчині K[Ag(CN)2], якщо константа нестійкості комплексного іона дорівнює 1,00·10–21. Розчин солі містить також 0,05 моля NaCN в 1 л розчину. Пояснити дисоціацію комплексної сполуки.
Константа нестійкості іона [HgI4]2– дорівнює 1,38·10–30. Скільки грамів іонів ртуті міститься в 0,1 л 0,01 М розчину K2[HgI4], в якому знаходиться також 5 г NaI?

·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·–
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·









5
D Заголовок 1F Заголовок 2B Заголовок 3@ Заголовок 4H Заголовок 5H Заголовок 6H Заголовок 7H Заголовок 8F Заголовок 9Ў: 15т@ Основной текст^ Основной текст с отступомD Верхний колонтитул

Приложенные файлы

  • doc 257224
    Размер файла: 600 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий