Для заочников. Методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженернотехнических (нехимических)

• Название: Методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженернотехнических (нехимических)
• Анкор: Для заочников
• Дата: 02.05.2022
• Размер: 417.39 Kb.
• Имя файла: _dlya_zaochnikov_WAhMML.docx
• Тип: Методические указания; #507822
• страница: 8 из 15

Контрольные задания
121. Окисление серы и ее диоксида протекает по уравнениям:

а) S (к) + О₂ = SO₂ (к); б) 2SO₂ (г)+О₂ =2SO₃ (г).

Как изменятся скорости этих реакций, если объемы каждой из систем увеличить четыре раза?

1 22. Напишите выражение для константы равновесия гомогенной системы N₂ + 3H₂ 2NH₃. Как изменится скорость прямой реакции образования аммиака, если увеличить концентрацию водорода в три раза?

123. Реакция идет по уравнению N₂+О₂ = 2NO. Концентрации

исходных веществ до начала реакции были: [N₂] = 0,049 моль/л;

[О₂] = 0,01 моль/л. Вычислите концентрацию этих веществ в момент, когда [NO] = 0,005моль/л. Ответ: [N₂] = 0,0465 моль/л; [О₂] = 0,0075 моль/л.

124. Реакция идет по уравнению N₂+3H₂=2NH₃. Концентрации участвующих в ней веществ были: [N₂] = 0,80 моль/л; [Н₂]= 1,5 моль/л; [NH₃]= 0,10 моль/л. Вычислите концентрацию водорода и аммиака, когда N2]= 0,5 моль/л. Ответ: [NH₃]=0,70 моль/л; [Н₂]= 0,60 моль/л.

125. Реакция идет по уравнению Н₂ + I₂ = 2НI. Константа скорости этой реакции при некоторой температуре равна 0,16. Исходные концентрации реагирующих веществ: [Н₂]=0,04 моль/л; [I₂] = 0,05 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда [H₂]= 0,03 моль/л.

Ответ: 3,2∙ 10^-4; 1,92∙ 10^-4.

126. Вычислите, во сколько раз уменьшится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, если понизить температуру от 120 до 80°С. Температурный коэффициент скорости реакции 3.

127. Как изменится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры на 60°, если температурный коэффициент скорости данной реакции 2?

1 28. В гомогенной системе СО + Сl₂ СОСl₂ равновесные концентрации реагирующих веществ: [СО] = 0,2 моль/л; [Сl₂] = 0,3 моль/л; [СОСl₂] = 1,2 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации хлора и СО. Ответ: К = 20; [Сl₂]_исх = 1,5 моль/л; [СО]_исх = 1,4 моль/л.

1 29. В гомогенной системе А + 2В С равновесные концентрации реагирующих газов: [А] = 0,06 моль/л; [В] = 0,12 моль/л; [С] = 0,216 моль/л. Вычислите константу равновесия системы и исходные концентрации веществ А и В. Ответ: К = 2,5; [А]_исх = 0,276 моль/л; [В]_исх = 0,552 моль/л.

1 30. В гомогенной газовой системе А + В С + D равновесие установилось при концентрациях: [В] = 0,05 моль/л; [С] = 0,02 моль/л.Константа равновесия системы равна 0,04. Вычислите исходные концентрации веществ А и В. Ответ: [А]_исх = 0,22 моль/л; [В]_исх = 0,07 моль/л

131. Константа скорости реакции разложения N₂O, протекавшей по уравнению 2N₂O = 2 N₂ + О₂, равна 5∙10^-4. Начальная концентрация N₂O = 6,0 моль/л. Вычислите начальную скорость реакции и ее скорость, когда разложится 50 % N₂O.Ответ: 1,8∙10^-2; 4,5 ∙10^-3.

1 32. Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы СО₂ + С 2СО. Как изменится скорость прямой реакции— образования СО, если концентрацию СО₂ уменьшить в четыре раза? Как следует изменить давление, чтобы повысить выход СО?

1 33. Напишите выражение для константы равновесия гетерогенной системы С + Н₂О(г) СО + Н₂. Как следует изменить концентрацию и давление, чтобы сместить равновесие в сторону обратной реакции - образования водных паров?

134. Равновесие гомогенной системы

4 НСl(г) +О₂ 2Н₂О (г) + 2Сl₂(г)

установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [Н₂О]=0,14 моль/л; [Сl₂]=0,14 моль/л; [НСl]=0,20 моль/л; [0₂] =0,32 моль/л. Вычислите исходные концентрации хлороводорода и кислорода. Ответ: [НСl]_исх=0,48 моль/л; [О₂]_исх=0,39 моль/л.

135. Вычислите константу равновесия для гомогенной системы

С О (г) + Н₂О (г) СО₂ (г) + Н₂ (г)

если равновесные концентрации реагирующих веществ: [СО] =0,004 моль/л; [Н₂О]=0,064 моль/л; [СО₂]=0,016 моль/л; [Н₂] =0,016 моль/л. Чему равны исходные концентрации воды и СО? Ответ: К = 1; [Н₂О]_исх=0,08 моль/л; [СО]_исх=0,02 моль/л.

136. Константа равновесия гомогенной системы

С О (г) + Н₂О (г) СО₂+Н₂ (г) при некоторой температуре равна 1. Вы­числите равновесные концентрации всех реагирующих веществ, если исходные концентрации: [СО]=0,10 моль/л; [Н₂О]=0,40 моль/л. Ответ: [СО₂]р = [Н₂]_р=0,08 моль/л; [СО]_р =0,02 моль/л; [Н₂О]_р =0,32 моль/л.

1 37. Константа равновесия гомогенной системы N₂+3H₂ 2NH₃ при некоторой температуре равна 0,1. Равновесные концентрации водо­рода и аммиака соответственно равны 0,2 и 0,08 моль/л. Вычислите равновесную и исходную концентрацию азота. Ответ: [N₂]_р = 8 моль/л; [N₂]_исх = 8,04 моль/л.

138. При некоторой температуре равновесие гомогенной систе­мы

2 NO + О₂ 2NO₂ установилось при следующих концентрациях реагирующих веществ: [NO]_р =0,2 моль/л; [О₂]_р =0,1 моль/л; [NO₂]_р =0,1 моль/л. Вычислите константу равновесия и исходную концентрацию NO и О₂. Ответ: К = 2,5; [NO]_исх =0,3 моль/л; [О₂]_исх =0,15 моль/л.

139. Почему при изменении давления смещается равновесие системы

N ₂ + 3H₂ 2NH₃ и не смещается равновесие системы N₂+ О₂ 2NO? Ответ мотивируете на основании расчета скорости прямой и обратной реакции в этих системах. До и после изменения давления. Напишите выражения для констант равновесия каждой из данных систем.

1 40. Исходные концентрации [NO]_исх и [Сl₂]_исх в гомогенной системе 2NO +Cl₂ 2NOCl составляют соответственно 0,5 и 0,2 моль/л. Вычислите константу равновесия, если к моменту наступления равновесия прореагировало 20% NO. Ответ: 0,416.
Способы выражения концентрации раствора
Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества, содержащееся в определенной массе или известном объеме раствора или растворителя.

Пример 1. Вычислите: а) процентную (С, %); б) молярную (С_м); в) нормальную (С_н); г) моляльную (С_m) концентрации раствора Н₃РО₄, полученного при растворении 18 г кислоты в 282 см³ воды, если плотность его 1,031 г/см³. Чему равен титр Т этого раствора?

Решение:а) массовая процентная концентрация показывает число граммов (единиц массы) вещества, содержащееся в 100 г (единиц массы) раствора. Так как массу 282 см³ воды можно принять равной 282 г, то масса полученного раствора 18 + 282 = 300 г и, следовательно:

300— 18

100-С%

б ) мольно-объемная концентрация, или молярность, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

Масса 1 л раствора 1031 г. Массу кислоты в литре раствора находим из соотношения

300 - 18

1031 - х = 61,86
Молярность раствора получим делением числа граммов Н₃РО₄ в 1л раствора на мольную, массу Н₃PO₄ (97,99 г/моль):
С_m =61,86797,99 = 0,63 m;
в) эквивалентная концентрация, или нормальность, показывает число эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора.

Так как эквивалентная масса Н₃PO₄ = М/3=97,99/3 = 32,6 г/моль, то

С_н = 61,86/32,66 = 1,89 н.;
г) мольно-массовая концентрация, или моляльность, показывает число молей растворенного вещества, содержащихся в 1000 г растворителя. Массу Н₃PO₄ в 1000 г растворителя находим из соотношения
282— 18 = 68,83

1000-х
Отсюда С_m=63,83/97,99 = 0,65 m.

Титром раствора называется количество граммов растворенного вещества в 1 см³ (мл) раствора. Так как в 1 л раствора содержится 61,86 г кислоты, то Т= 61,86/1000 = 0,06186 г/см³.

Зная нормальность раствор и эквивалентную массу m_Э растворенного вещества, титр легко найти по формуле

Т= С_и m_э/1000.

Пример 2. На нейтрализацию 50 см³ раствора кислоты Израс­ходовано 25 см³ 0,5 н. раствора щелочи. Чему равна нормальность кислоты?

Решение. Так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных соотношениях, то растворы равной нормальности реагируют в равных объемах. При разных нормальностях объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальностям, т. Е.
V₁/ V₂ = С_н2/С_н1 или V₁Cн_l= V₂Cн₂

50С_н1= 25∙0,5, откуда С_н1 = 25∙0,5/50 = 0,25 н.
Пример 3. К 1 л 10%-ного раствора КОН (пл. 1,092 г/см³) прибавили 0,5 л 5%-ного раствора КОН (пл. 1,045 г/см³). Объем смеси довели до 2 л. Вычислите молярную концентрацию полученного раствора.

Решение. Масса одного литра 10%-ного раствора КОН 1092 г. В этом растворе содержится 1092∙10/100= 109,2 г КОН. Масса 0,5 л 5%-ного раствора 1045∙0,5=522,5 г. В этом растворе содержится 522,5∙5/100 = 26,125 г КОН.

В общем объеме полученного раствора (2 л) масса КОН составляет 109,2 + 26,125=135,325 г. Отсюда молярность этого раствора С_м =135,325/2∙56,1 = 1,2 М, где 56,1 г/моль — мольная масса КОН.

Пример 4. Какой объем 96%-ной кислоты, плотность которой 1,84 г/см³, потребуется для приготовления 3 л 0,4 н. раствора?

Решение. Эквивалентная масса H₂SO₄ = M/2 = 98,08/2 = 49,04 г/моль. Для приготовления 3 л 0,4 в. раствора требуется 49,04∙0,4∙3 = 58,848 г H₂SО₄. Масса 1 см³ 96%-ной кислоты 1.84 г. В этом растворе содержится 1,84∙96/100 = 1,766 г H₂SO₄.

Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 н. раствора надо взять 58,848 : 1,766 = 33,32 см³ этой кислоты.
Контрольные вопросы
141. Вычислит молярную и эквивалентную концентрации 20%-ного раствора хлорида кальция, плотностью 1,178 г/см³. Ответ: 2,1 М; 4,2 н.

142. Чему равна нормальность 30%-ного раствора NaOH, плотностью 1,328 г/см³? К 1 л этого раствора прибавили 5 л воды. Вычислите процентную концентрацию полученного раствора. Ответ: 9,96н.; 6,3%.

143. К 3 л 10%-ного раствора HNO₃, плотностью 1,054 г/м³, прибавили 5 л 2%-ного раствора той же кислоты плотностью 1,009 г/см³. Вычислите процентную и молярную концентрацию полученного раствора, объем которого равен 8 л. Ответ: 5,0%; 0,82 М.

144. Вычислите эквивалентную и моляльную концентрации 20,8%-ного раствора HNO₃, плотность которого 1,12 г/см³. Сколько граммов кислоты содержится в 4 л этого раствора? Ответ: 3,70 н.; 4,17 м; 931,8 г.

145. Вычислите молярную, эквивалентную и моляльную концентрации 16%-ного раствора хлорида алюминия, плотностью1,149 г/см³. Ответ:1,38М; 4,14 н.; 1,43 м.

146. Сколько и какого вещества останется в избытке, если к 75 см³ 0,3н раствора H₂SO₄ прибавить 125 см³ 0,2 н раствора КОН? Ответ; 0,14 г КОН.

147. Для осаждения в виде AgCl всего серебра, содержащегося в100 см³ раствора Agn0₃, потребовалось 50 см³ 0,2 н раствора НСl. Какая нормальность раствора AgNO₃? Какая масса AgCl выпала в осадок? Ответ: 0,1 н.; 1,433 г.

148. Какой объем 20,01%-ного раствора НСl (пл.1,100г/ см³) требуется для приготовления 1 л 10,17%-ного раствора (пл.1,050г/ см³)? Ответ: 485,38 см³ .

149. Смешали 10 см³ 10%-ного раствора НNО₃ (пл. 1,056 г/ см³) и 100 см³ 30%-ного раствора НNО₃ (пл. 1,184г/ см³). Вычислите процентную концентрацию получившегося раствора. Ответ: 28,38%.

150. Какой объем 50%-ного раствора КОН (пл. 1,538 г/ см³) требуется для приготовления З л 6%-погораствора (пл. 1,048г/ см³)? Ответ: 245,5 см³ .

151. Какой объем 10%-ного раствора карбоната натрия (пл. 1,105см³ ) требуется для приготовления 5 л 2%-ного раствора (пл. 1,02 см³ ) Ответ:923,1 см³.

152. На нейтрализацию 31 см³ 0,16 н. раствора щелочи требуется 217 см³ раствора H₂SO₄. Чему равны нормальность и титр раствора H₂SO₄. Ответ: 0,023н; 1,127∙10^-3 г/ см³.

153. Какой объем 0,3 н. раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NaOH в 40 см³? Ответ:26,6 см³

154. На нейтрализацию 1 л. Раствора, содержащего 1,4 г КОН, требуется 50 см³ раствора кислоты. Вычислите нормальность раствора кислоты. Ответ: 0,53 н.

155. Какая масса HNO₃ содержалось в растворе, если на нейтрализацию его потребовалось 35 см³ 0,4 н. раствора NaOH? Какой титр раствора NaOH? Ответ: 0,882 г, 0,016 г/см³.

156. Какую массу NaNO₃ нужно растворить в 400 г воды, чтобы приготовить 20%-ный раствор? Ответ: 100 г.

157. Смешали 300 г 20%-ного раствора и 500 г 40%-ного раствора NaCl. Чему равна процентная концентрация полученного раствора? Ответ: 32,5%.

158. Смешали 247 г 62%-ного и 145 г 18%-ного раствора серной кислоты. Какова процентная концентрация полученного раствора. Ответ: 45,72%.

159. Из 700 г 60%-ной серной кислоты выпариванием удалили 200 г воды. Чему равна процентная концентрация оставшегося раствора? Ответ: 84%.

160. Из 10 кг 20%-ного раствора при охлаждении выделилось 400 г соли. Чему равна Процентная концентрация охлажденного раствора? Ответ: 16,7%.
Свойства растворов
Пример 1. Вычислите температуры кристаллизации и кипения 2%-ного водного раствора глюкозы С₆Н₁₂О₆.

Решение. По закону Рауля понижение температуры кристаллизации и повышение температуры кипения раствора (Δt) по сравнению с температурами кристаллизации и кипения растворителя выражается уравнением
(1)

где К — криоскопическая или эбуллиоскопическая константы. Для воды они соответственно равны 1,86 и 0,52⁰; mи М — соответственно масса растворенного вещества и его мольная масса; m₁- масса растворителя.

Понижение температуры кристаллизации 2%-ною раствора С₆Н₁₂О₆ находим из формулы (1):

Вода кристаллизуется при 0°С, следовательно, температуры кристаллизации раствора 0- 0,21= -0.21⁰ С.

Из формулы (1) находим повышение температуры кипения 2%-ного paствора:

Вода кипит при 100°С, следовательно, температура кипения этого раствора 100+0,06= 100,06°С.